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時(shí)間：2023-03-23 15:20:04
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專 業(yè)：機(jī)械工程
班 別：機(jī)自041
學(xué) 號(hào)：2
學(xué)生姓名：
指導(dǎo)教師：
完成時(shí)間： 2019年3月31日
學(xué)生宿舍地源熱泵供熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)
----總體設(shè)計(jì)
1、選題的依據(jù)及意義：
1.依據(jù)：
進(jìn)入90年代后，我國(guó)的居住環(huán)境和工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境都已廣泛地應(yīng)用熱水供應(yīng)裝置，熱水供應(yīng)裝置已成為現(xiàn)代學(xué)校居住必備。90年代中期，由于大中城市電力供應(yīng)緊張，供電部門開(kāi)始重視需求管理及削峰填谷，熱泵供熱技術(shù)提到了議事日程。近年來(lái)，由于能源結(jié)構(gòu)的變化，促進(jìn)了地源熱泵供熱機(jī)組的快速發(fā)展。
隨著生產(chǎn)和科技的不斷發(fā)展，人類對(duì)地源熱泵供熱技術(shù)也進(jìn)行了1系列的改進(jìn)，同時(shí)也在積極研究環(huán)保、節(jié)能的地源熱泵供熱產(chǎn)品和技術(shù)，現(xiàn)在利用成熟的電子技術(shù)來(lái)進(jìn)行綜合的控制，并和太陽(yáng)能結(jié)合更注意能源的綜合利用、節(jié)能、保護(hù)環(huán)境及趨向自然的舒適環(huán)境必然是今后發(fā)展的主題。
2.意義：
地源熱泵技術(shù)，是利用地下的土壤、地表水、地下水溫相對(duì)穩(wěn)定的特性，，通過(guò)消耗電能，在冬天把低位熱源中的熱量轉(zhuǎn)移到需要供熱或加溫的地方，在夏天還可以將室內(nèi)的余熱轉(zhuǎn)移到低位熱源中，達(dá)到降溫或制冷的目的。地源熱泵不需要人工的冷熱源，可以取代鍋爐或市政管網(wǎng)等傳統(tǒng)的供暖方式和中央空調(diào)系統(tǒng)。冬季它代替鍋爐從土壤、地下水或者地表水中取熱，向建筑物供暖;夏季它可以代替普通空調(diào)向土壤、地下水或者地表水放熱給建筑物制冷。同時(shí)，它還可供應(yīng)生活用水，可謂1舉3得，是1種有效地利用能源的方式。通常根據(jù)熱泵的熱源(heat source)和熱匯(heat sink)(冷源)的不同，主要分成3類：
空氣源熱泵系統(tǒng) ( air-source heat pump) ASHP
水源熱泵系統(tǒng) (water- source heat pump) WSHP
地源熱泵系統(tǒng) (ground- source heat pump)GSHP
平時(shí)還有人把熱泵系統(tǒng)按照1次和2次介質(zhì)的不同，分別叫做：
空氣---水熱泵系統(tǒng)
水 --- 空氣熱泵系統(tǒng)
水 --- 水熱泵系統(tǒng)
空氣---空氣熱泵系統(tǒng)
這些都是把熱源、熱匯以及空調(diào)系統(tǒng)的傳遞介質(zhì)也包括進(jìn)來(lái)分類形成的。
為了和國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)接軌，我們還是應(yīng)該依照國(guó)際慣例來(lái)命名。在1997年由美國(guó)的ASHRAE(美國(guó)采暖、制冷與空調(diào)工程師學(xué)會(huì))統(tǒng)1了標(biāo)準(zhǔn)術(shù)語(yǔ)，無(wú)論是WSHP、GSHP都叫做GSHP--地源熱泵系統(tǒng)。
另外，為了讓我們?cè)趯W(xué)習(xí)和討論中更方便，介紹1些地源熱泵室外能量交換系統(tǒng)的概念：
土壤埋管系統(tǒng)----土壤換熱器(水平埋管、豎直埋管)
地下水系統(tǒng)
地表水系統(tǒng)
這些都是地源熱泵的熱源或熱匯形式。(具體參見(jiàn)下圖)
圖。1。1土壤換熱器(水平埋管)圖
圖。1。2土壤換熱器(豎直埋管)圖
圖。1。3 地表水系統(tǒng)圖
圖。1。4 地下水系統(tǒng)圖
2、國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)
1。 地源熱泵的發(fā)展歷史
地源熱泵是1種先進(jìn)的技術(shù)，它高效、節(jié)能、環(huán)保，有利于可持續(xù)發(fā)展。這項(xiàng)技術(shù)最先開(kāi)始于192019年，瑞士Zoelly提出了“地?zé)嵩礋岜?rdquo;的概念。1946年美國(guó)開(kāi)始對(duì)地源熱泵進(jìn)行系統(tǒng)研究，在俄勒岡州建成第1個(gè)地源熱泵系統(tǒng)，運(yùn)行很成功，由此掀起了地源熱泵系統(tǒng)在美國(guó)的商用。1985年美國(guó)安裝地源熱泵14000臺(tái)，1997年則安裝了45000臺(tái)，目前已安裝了400000臺(tái)以上的地源熱泵，并且以每年10%的速度遞長(zhǎng)。1998年美國(guó)商用建筑的地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)已經(jīng)占到空調(diào)保有量的19%以上，其中在新建筑里面占30%。在歐洲國(guó)家里更多的是利用淺層地?zé)豳Y源，來(lái)供熱或者取暖。上個(gè)世紀(jì)70年代以來(lái)，隨著能源和環(huán)境問(wèn)題的逐漸變得嚴(yán)重，在各個(gè)方面節(jié)能也被更多的考慮，以可再生的地?zé)嵩礊槟茉吹牡卦礋岜糜忠鹆巳藗兊闹匾?。尤其是近年?lái)，隨著能源和環(huán)境問(wèn)題的日益突出，地源熱泵的研究和應(yīng)用發(fā)展迅速，國(guó)內(nèi)外的很多高校和研究機(jī)構(gòu)相繼開(kāi)展了理論和實(shí)際應(yīng)用方面的研究。隨著研究的深入，我們的地源熱泵研究工作者在全國(guó)范圍內(nèi)舉行了各種交流探討會(huì)。中國(guó)制冷學(xué)會(huì)第2專業(yè)委員會(huì)主辦了“全國(guó)余熱制冷與熱泵技術(shù)學(xué)術(shù)會(huì)議”;1988年中科院廣州能源研究所主辦了“熱泵在我國(guó)應(yīng)用與發(fā)展問(wèn)題專家研討會(huì)”;中國(guó)能源研究會(huì)地?zé)釋I(yè)委員會(huì)于1994年9月6日至8日在北京召開(kāi)了第4次全國(guó)地?zé)崮荛_(kāi)發(fā)利用研討會(huì);從90年代開(kāi)始，每屆全國(guó)暖通制冷學(xué)術(shù)年會(huì)上都有“熱泵應(yīng)用”的專題;2019年6月19～23日，中美地源熱泵技術(shù)交流會(huì)在北京召開(kāi)，會(huì)議介紹了地源熱泵技術(shù)，國(guó)外的應(yīng)用狀況和在中國(guó)的推廣;山東建筑工程學(xué)院地源熱泵研究所與山東建筑學(xué)會(huì)熱能動(dòng)力專業(yè)委員會(huì)聯(lián)合發(fā)起并承辦“國(guó)際地源熱泵新技術(shù)報(bào)告會(huì)”于2019年3月17日在山東建筑工程學(xué)院舉行，加強(qiáng)了國(guó)內(nèi)外地源熱泵先進(jìn)技術(shù)的交流。
2.地源熱泵在中國(guó)的發(fā)展現(xiàn)狀及前景：
目前在中國(guó)，地下水熱泵系統(tǒng)已開(kāi)始廣泛使用，而土壤源熱泵系統(tǒng)尚處于研究機(jī)構(gòu)工程摸索和研究階段。
從有關(guān)調(diào)查來(lái)看，地下水熱泵工程真正成功的并不多。原因在于要實(shí)現(xiàn)100%的回灌，并回灌到同1含水層，不污染地下水，且能長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定運(yùn)行，并不容易做到。同時(shí)，還出現(xiàn)了大量不進(jìn)行回灌的熱泵工程，更有甚者，出現(xiàn)了直接利用地下水通入風(fēng)機(jī)盤管內(nèi)進(jìn)行空調(diào)。這樣做，1則污染水體，2則浪費(fèi)水資源。
鑒于國(guó)內(nèi)的國(guó)情和地源熱泵系統(tǒng)自身的特點(diǎn)，我們對(duì)其各自的前景作1分析。隨著地下水熱泵工程技術(shù)改進(jìn)和規(guī)范化，由于其突出的節(jié)能和保護(hù)大氣環(huán)境的功能，還是存在著巨大的潛在的市場(chǎng)。水平埋管土壤源熱泵，雖然占地面積大，但靠地表?yè)Q熱可以自然恢復(fù)地溫，在年排熱量和吸熱量不平衡的地區(qū)應(yīng)用比較有優(yōu)勢(shì)。而垂直埋管土壤源熱泵，隨著專業(yè)安裝隊(duì)伍的發(fā)展，鉆孔設(shè)備的完善，勢(shì)必會(huì)使造價(jià)大幅度降低，無(wú)疑會(huì)成為今后最有競(jìng)爭(zhēng)力空調(diào)方式。
3、本課題研究方案：
本課題屬于設(shè)計(jì)改造現(xiàn)有熱水系統(tǒng)，學(xué)校宿舍的熱水供應(yīng)系統(tǒng)。在改造中應(yīng)該充分考慮到：
1、 學(xué)生的定時(shí)供熱，需要的功率及系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間問(wèn)題。
2、 屬于改造系統(tǒng)，要和現(xiàn)有的系統(tǒng)相結(jié)合。
3、 考慮到成本問(wèn)題，造價(jià)是否合理。
4、 在使用過(guò)程中維護(hù)的費(fèi)用及技術(shù)的要求是否合理。
5、 運(yùn)行的安全及噪音處理問(wèn)題。
6、 廢物的處理及環(huán)保問(wèn)題。
4、本課題研究的內(nèi)容：
廣西工學(xué)院北區(qū)5#的熱水供應(yīng)改裝。
1、該大樓空調(diào)工程包括：
1-6層的熱水供應(yīng)，所有宿舍。
2、設(shè)計(jì)參數(shù)：
每層有14個(gè)房間，每間8人，共6層。
3、柳州地區(qū)基本氣象參數(shù)：
根據(jù)物候報(bào)告，5月1號(hào)到10月1號(hào)之間為高溫區(qū)很少用熱水，寒假期間不用熱水
4、本課題具體研究?jī)?nèi)容：
(1)、循環(huán)水換熱器的計(jì)算
(2)、土壤熱泵系統(tǒng)(GCHP)的土壤換熱器設(shè)計(jì)
地下埋管換熱器是地源熱泵系統(tǒng)的關(guān)鍵組成部分，是土壤源熱泵系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心內(nèi)容，其選擇的形式是否合理，設(shè)計(jì)的是否正確，關(guān)系到整個(gè)地源熱泵系統(tǒng)能否滿足要求和正常使用。
地下埋管換熱器設(shè)計(jì)主要包括地下熱交換器形式及管材選擇，管徑、管長(zhǎng)及豎井?dāng)?shù)目、間距確定，管道阻力計(jì)算及水泵選型等
(3)、布置型式
目前地源熱泵地下埋管換熱器主要有兩種布置型式，即水平埋管和垂直埋管。選擇方式主要取決于場(chǎng)地大小、當(dāng)?shù)赝寥李愋鸵约巴诰虺杀?，如果?chǎng)地足夠大且無(wú)堅(jiān)硬巖石，則水平式較經(jīng)濟(jì);如果場(chǎng)地面積有限時(shí)則采用垂直式布置，很多場(chǎng)合下這是唯1的選擇。
盡管水平布置通常是淺層埋管，初投資1般會(huì)便宜些，但它的換熱性能比豎埋管小很多，并且往往受可利用土地面積的限制，故1般采用垂直埋管布置方式。
3。1 水平埋管
水平埋管主要有單溝單管、單溝雙管、單溝2層雙管、單溝2層4管、單溝2層6管等形式，由于多層埋管的下層管處于1個(gè)較穩(wěn)定的溫度場(chǎng)，換熱效率好于單層，而且占地面積較少，因此應(yīng)用多層管的較多。(單層管最佳深度1。2～2。0m，雙層管1。6～2。4m)
近年來(lái)國(guó)外又新開(kāi)發(fā)了兩種水平埋管形式，1種是扁平曲線狀管，另1種是螺旋狀管。它們的優(yōu)點(diǎn)是使地溝長(zhǎng)度縮短，而可埋設(shè)的管子長(zhǎng)度增加。
3。2 垂直埋管
根據(jù)埋管形式的不同，1般有單U 形管，雙U 形管，套管式管，小直徑螺旋盤管和大直徑螺旋盤管，立式柱狀管、蜘蛛狀管等形式;按埋設(shè)深度不同分為淺埋(≤30m)、中埋(31～80m)和深埋(>80m)。
1)U 形管型：是在鉆孔的管井內(nèi)安裝U 形管，1般管井直徑為100～150mm，井深10~200m，U 形管徑1般在φ50mm 以下
2)套管式換熱器：的外管直徑1般為100～200mm，內(nèi)管為φ15～φ25mm。其換熱效率較U 形管提高16。7%。缺點(diǎn)：⑴下管比較困難，初投資比U 形管高。⑵在套管端部與內(nèi)管進(jìn)、出水連接處不好處理，易泄漏，因此適用于深度≤30m 的豎埋直管，對(duì)中埋采用此種形式宜慎重。
(4)、地下埋管系統(tǒng)環(huán)路方式：串聯(lián)方式和并聯(lián)方式
串聯(lián)方式的優(yōu)點(diǎn)是：①1個(gè)回路具有單1流通通路，管內(nèi)積存的空氣容易排出;
②串聯(lián)方式1般需采用較大直徑的管子，因此對(duì)于單位長(zhǎng)度埋管換熱量來(lái)講，串聯(lián)方式換熱性能略高于
其缺點(diǎn)是：①串聯(lián)方式需采用較大管徑的管子，因而成本較高;
②由于系統(tǒng)管徑大，在冬季氣溫低地區(qū)，系統(tǒng)內(nèi)需充注的防凍液(如乙醇水溶液)多;
③安裝勞動(dòng)成本增大;
④管路系統(tǒng)不能太長(zhǎng)，否則系統(tǒng)阻力損失太大。
并聯(lián)方式的優(yōu)點(diǎn)是：①由于可用較小管徑的管子，因此成本較串聯(lián)方式低;
②所需防凍液少;
③安裝勞動(dòng)成本低。
其缺點(diǎn)是：①設(shè)計(jì)安裝中必須特別注意確保管內(nèi)流體流速較高，以充分排出空氣;
②各并聯(lián)管道的長(zhǎng)度盡量1致(偏差應(yīng)≤10%)，以保證每個(gè)并聯(lián)同的流量;
③確保每個(gè)并聯(lián)回路的進(jìn)口與出口有相同的壓力，使用較大管徑的管子做集箱，可達(dá)到此目的。
從國(guó)內(nèi)外工程實(shí)踐來(lái)看，中、深埋管采用并聯(lián)方式者居多;淺埋管采用串聯(lián)方式的多
(5)土壤換熱器的埋管材料回路有相
5。1 管材選擇
1般來(lái)講，1旦將地下埋管系統(tǒng)換熱器埋入地下后，基本不可能進(jìn)行維修或更換，因此地下的管材應(yīng)首先要保證其具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性、耐腐性
⑶ 為了強(qiáng)化地下埋管的換熱，國(guó)外有的提出采用薄壁(0。5mm)的不銹鋼鋼管，但目前實(shí)際應(yīng)用不多。
5。2 管件與連接
⑴熱熔聯(lián)接(承接聯(lián)接和對(duì)接聯(lián)接，對(duì)于小管徑常采用)
⑵電熔聯(lián)結(jié)
(6)、埋管管長(zhǎng)與埋管間距的確定
地下熱交換器長(zhǎng)度的確定除了已確定的系統(tǒng)布置和管材外，還需要有當(dāng)?shù)氐耐寥兰夹g(shù)資料，如地下溫度、傳熱系數(shù)等(可以通過(guò)熱響應(yīng)實(shí)驗(yàn)測(cè)得)。
6。1 水平埋管：確定管溝數(shù)目及間距
埋管管長(zhǎng)的估算：利用管材“換熱能力”，即單位埋管管長(zhǎng)的換熱量。水平埋管單位管材“換熱能力”在20～40W/m(管長(zhǎng))左右，;設(shè)計(jì)時(shí)可取換熱能力的下限值，即20 W/m。
單溝單管埋管總長(zhǎng)具體計(jì)算公式如下：
其中L ——埋管總長(zhǎng)，m
1 Q ——冬季從土壤取出的熱量，Kw，
（試 行）
一、 網(wǎng)絡(luò)類題目的特點(diǎn)
學(xué)生絡(luò)類題目的特點(diǎn)主要以校園網(wǎng)、小型企業(yè)網(wǎng)、大型企業(yè)網(wǎng)（多地互聯(lián)）為應(yīng)用場(chǎng)合，進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)工程設(shè)計(jì)類或網(wǎng)絡(luò)安全類論文的寫作。
二、 網(wǎng)絡(luò)工程設(shè)計(jì)類論文的寫作
1．論文寫作要求
類似于投標(biāo)書，但有不同于投標(biāo)書，不要有商務(wù)性質(zhì)的內(nèi)容（項(xiàng)目培訓(xùn)、售后服務(wù)、產(chǎn)品說(shuō)明書、產(chǎn)品報(bào)價(jià)……），也一般不考慮具體綜合布線（職院學(xué)校的要求），主要傾向于其技術(shù)實(shí)現(xiàn)。
2．論文寫作基本環(huán)節(jié)
采用工程業(yè)務(wù)流程，類似于軟件工程：
1）需求分析
2）功能要求
3）邏輯網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)（設(shè)計(jì)原則、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖、背景技術(shù)簡(jiǎn)介、IP地址規(guī)劃表），也稱為總體設(shè)計(jì)
4）物理網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)（實(shí)現(xiàn)原則、技術(shù)方案對(duì)比，一般考慮結(jié)構(gòu)化布線），也稱為詳細(xì)設(shè)計(jì)
5）網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)（設(shè)備選型和綜合布線屬于這個(gè)階段，但我們主要強(qiáng)調(diào)各種設(shè)備的配置與動(dòng)態(tài)聯(lián)調(diào)以實(shí)現(xiàn)具體目標(biāo)）
6）網(wǎng)絡(luò)測(cè)試（比較測(cè)試預(yù)期結(jié)果與實(shí)際結(jié)果）
具體實(shí)現(xiàn)通過(guò)采用Dynamips 模擬平臺(tái)和Cisco Packet Tracer(PT)模擬平臺(tái)。
3．注意事項(xiàng)
1）抓住題目主旨和側(cè)重點(diǎn)（類似題目的需求不同，取材角度不同、參考資料的取舍也不同。不同的應(yīng)用場(chǎng)合會(huì)采用不同的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、路由技術(shù)（BGP、RIP、單區(qū)域和多區(qū)域的OSPF）、交換技術(shù)（Vlan、生成樹(shù)、鏈路聚合、堆疊）、訪問(wèn)（接入）技術(shù)、安全技術(shù)等，只有這樣題目才能各有千秋，否則就都變成了XX公司（校園）網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)。）
2）不要有商務(wù)性質(zhì)的內(nèi)容（項(xiàng)目培訓(xùn)、售后服務(wù)……）
3）不要產(chǎn)品使用說(shuō)明書和安裝調(diào)試說(shuō)明書
4）不建議包含綜合布線的整個(gè)過(guò)程。
4．存在的問(wèn)題與案例分析
1）結(jié)構(gòu)不太清楚，有些環(huán)節(jié)沒(méi)有
2）不應(yīng)有產(chǎn)品說(shuō)明書，具體實(shí)現(xiàn)要更清楚
三、 網(wǎng)絡(luò)安全類論文的寫作
1．論文寫作基本環(huán)節(jié)與要求
從技術(shù)上講主要有：
1）Internet安全接入防火墻訪問(wèn)控制；
2）用戶認(rèn)證系統(tǒng)；
3）入侵檢測(cè)系統(tǒng)；
4）網(wǎng)絡(luò)防病毒系統(tǒng)；
5）VPN加密系統(tǒng)；
6）網(wǎng)絡(luò)設(shè)備及服務(wù)器加固；
7）數(shù)據(jù)備份系統(tǒng)；
從模型層次上講主要有：
1）物理層安全風(fēng)險(xiǎn)
2）網(wǎng)絡(luò)層安全風(fēng)險(xiǎn)
3）系統(tǒng)層安全風(fēng)險(xiǎn)
不同的應(yīng)用需求采用不同的技術(shù)。
2. 存在的問(wèn)題與案例分析
1）選題有些過(guò)于復(fù)雜而有些過(guò)于簡(jiǎn)單
2）只是簡(jiǎn)單敘述各種安全技術(shù)，沒(méi)有具體實(shí)現(xiàn)
四、 論文答辯要求
1）論文格式：從總體上，論文的格式是否滿足《韶關(guān)學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)規(guī)范》的要求？
（2）強(qiáng)化專業(yè)和實(shí)踐教學(xué)。各專業(yè)根據(jù)自身優(yōu)勢(shì)和特點(diǎn)，適當(dāng)增加專業(yè)課、專業(yè)選修課學(xué)分，強(qiáng)化專業(yè)主干課程和專業(yè)實(shí)踐、突出專業(yè)特色。要保證列入教學(xué)計(jì)劃的各實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)累計(jì)學(xué)分不低于總學(xué)分的25%（理、工、農(nóng)類專業(yè)）。
（3）優(yōu)化課程結(jié)構(gòu)，合理設(shè)計(jì)課程模塊。堅(jiān)持以學(xué)生為本，充分考慮學(xué)生在能力、興趣、特長(zhǎng)等方面的差異，構(gòu)建分層次、模塊化的培養(yǎng)框架?？茖W(xué)合理地安排必修課與選修課、理論課與實(shí)驗(yàn)課、基礎(chǔ)課與專業(yè)課之間的比例。
（4）推進(jìn)素質(zhì)教育，提高學(xué)生素質(zhì)。改革公共課程，把人文教育和科學(xué)教育融合到人才培養(yǎng)的整個(gè)過(guò)，落實(shí)到教育的各個(gè)環(huán)節(jié)，通過(guò)文理交叉、學(xué)科融合，促進(jìn)學(xué)生綜合素質(zhì)的全面提高。
2工業(yè)工程專業(yè)人才培養(yǎng)方案的主要內(nèi)容
云南農(nóng)業(yè)大學(xué)工業(yè)工程專業(yè)自2003年成立并招生以來(lái)，高度重視本專業(yè)人才培養(yǎng)方案的制定與研究工作。2010年，根據(jù)學(xué)?！对颇限r(nóng)業(yè)大學(xué)本科專業(yè)人才培養(yǎng)方案修訂實(shí)施意見(jiàn)》，工業(yè)工程系在2007版人才培養(yǎng)方案的基礎(chǔ)上，廣泛收集資料，學(xué)習(xí)和參照國(guó)內(nèi)外高等院校工業(yè)工程專業(yè)人才培養(yǎng)計(jì)劃和要求，反復(fù)討論并充分征求本專業(yè)教師及學(xué)生的意見(jiàn)，進(jìn)行了認(rèn)真細(xì)致的修訂工作。修訂后的培養(yǎng)方案包括以下幾方面的主要內(nèi)容。
2.1工業(yè)工程專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)和要求
本專業(yè)培養(yǎng)具備扎實(shí)的工程技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)基礎(chǔ)；掌握現(xiàn)代管理科學(xué)與系統(tǒng)科學(xué)的理論和方法；具有一定的科研能力、實(shí)踐能力及創(chuàng)新能力；能應(yīng)用工程技術(shù)和管理科學(xué)知識(shí)，在各級(jí)管理部門及企事業(yè)單位從事管理系統(tǒng)、生產(chǎn)系統(tǒng)及服務(wù)系統(tǒng)的規(guī)劃、設(shè)計(jì)、決策、運(yùn)營(yíng)、評(píng)價(jià)、優(yōu)化等工作；既懂技術(shù)又懂管理的復(fù)合型工程技術(shù)人才。本專業(yè)學(xué)生主要學(xué)習(xí)機(jī)械工程基礎(chǔ)、管理工程基礎(chǔ)及計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)等工業(yè)工程專業(yè)的基本理論和基本知識(shí)；研究管理系統(tǒng)、生產(chǎn)系統(tǒng)及服務(wù)系統(tǒng)的規(guī)劃、設(shè)計(jì)、運(yùn)營(yíng)、管理與控制；接受應(yīng)用工業(yè)工程相關(guān)理論與分析方法解決實(shí)際問(wèn)題的基本訓(xùn)練；初步具備規(guī)劃、開(kāi)發(fā)、設(shè)計(jì)、運(yùn)營(yíng)和評(píng)價(jià)管理系統(tǒng)、生產(chǎn)系統(tǒng)及服務(wù)系統(tǒng)的能力。
2.2畢業(yè)生應(yīng)獲得以下幾方面的知識(shí)和能力
（1）具有扎實(shí)的自然科學(xué)基本理論知識(shí)，較好的人文社會(huì)科學(xué)基礎(chǔ)，較強(qiáng)的本國(guó)語(yǔ)言、文字表達(dá)能力。
（2）系統(tǒng)掌握機(jī)械工程、管理工程、技術(shù)經(jīng)濟(jì)與管理等與本專業(yè)領(lǐng)域相關(guān)的基本理論和基本知識(shí)。
（3）掌握工業(yè)工程學(xué)科的基本理論和方法，具備本專業(yè)領(lǐng)域的基本知識(shí)，了解學(xué)科前沿、應(yīng)用前景和發(fā)展動(dòng)態(tài)，熟悉經(jīng)濟(jì)建設(shè)和企業(yè)管理的法律、法規(guī)和政策。
（4）具備較強(qiáng)的計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力和較強(qiáng)的英語(yǔ)聽(tīng)、說(shuō)、讀、寫能力，掌握科技文獻(xiàn)檢索、資料查詢的基本方法，具備獨(dú)立獲取知識(shí)、信息的能力和一定的科學(xué)研究能力。
（5）具備較好的人際溝通能力和創(chuàng)新能力，具有較強(qiáng)的協(xié)作精神。
2.3工業(yè)工程專業(yè)的主干學(xué)科及主干課程
工業(yè)工程專業(yè)的主干學(xué)科是機(jī)械工程、管理工程、技術(shù)經(jīng)濟(jì)與管理。其主干課程包括機(jī)械制造基礎(chǔ)、機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)、運(yùn)籌學(xué)、管理學(xué)、工程經(jīng)濟(jì)學(xué)、基礎(chǔ)工業(yè)工程、人因工程學(xué)、生產(chǎn)運(yùn)作管理、管理信息系統(tǒng)、設(shè)施規(guī)劃與物流分析、質(zhì)量控制與質(zhì)量管理等。
2.4工業(yè)工程專業(yè)的主要實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)
大學(xué)四年的學(xué)習(xí)過(guò)程中，工業(yè)工程專業(yè)要完成認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)、金工實(shí)習(xí)、生產(chǎn)（服務(wù)）系統(tǒng)實(shí)習(xí)、工業(yè)工程專業(yè)綜合訓(xùn)練、運(yùn)籌學(xué)課程設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)課程設(shè)計(jì)、機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)、基礎(chǔ)工業(yè)工程課程設(shè)計(jì)、人因工程學(xué)課程設(shè)計(jì)、工程經(jīng)濟(jì)學(xué)課程設(shè)計(jì)、管理信息系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)、生產(chǎn)運(yùn)作管理課程設(shè)計(jì)、設(shè)施規(guī)劃與物流分析課程設(shè)計(jì)、系統(tǒng)建模與仿真課程設(shè)計(jì)、質(zhì)量控制與質(zhì)量管理課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)實(shí)習(xí)、畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）等實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)。
2.5工業(yè)工程專業(yè)的修業(yè)年限
本專業(yè)修業(yè)年限為三至六年。有條件的學(xué)生在按要求修滿規(guī)定學(xué)分的前提下可提前畢業(yè)，但最低修業(yè)年限不得少于3年；對(duì)不能在4年內(nèi)按要求修完規(guī)定學(xué)分的學(xué)生，經(jīng)學(xué)校批準(zhǔn)后可以延期畢業(yè)，但修業(yè)年限最高不得超過(guò)6年。
2.6工業(yè)工程專業(yè)的畢業(yè)學(xué)分要求及授予學(xué)位
工業(yè)工程專業(yè)的本科學(xué)生畢業(yè)時(shí)應(yīng)修學(xué)分為176個(gè)學(xué)分，其中公共必修課模塊35學(xué)分，人文社會(huì)科學(xué)及自然科學(xué)類課程選修12學(xué)分，學(xué)科公共課模塊20學(xué)分，專業(yè)基礎(chǔ)課模塊25學(xué)分，專業(yè)課模塊21學(xué)分，專業(yè)選修課30學(xué)分，實(shí)踐教學(xué)33學(xué)分。工業(yè)工程專業(yè)授予工學(xué)學(xué)士學(xué)位。
3工業(yè)工程專業(yè)課程體系的基本結(jié)構(gòu)
工業(yè)工程是技術(shù)與管理相結(jié)合的交叉學(xué)科，既有鮮明的工程屬性，也有明顯的管理特征。工業(yè)工程專業(yè)培養(yǎng)的人才要對(duì)各種類型的系統(tǒng)有全面深入的理解，能夠?qū)ο到y(tǒng)問(wèn)題進(jìn)行規(guī)劃、解決和闡釋，使系統(tǒng)優(yōu)化，系統(tǒng)效率明顯提高，并因此具備領(lǐng)導(dǎo)跨學(xué)科團(tuán)隊(duì)的能力。要達(dá)到這樣的培養(yǎng)目標(biāo)和培養(yǎng)要求,研究工業(yè)工程專業(yè)人才培養(yǎng)方案，確立工業(yè)工程學(xué)科的課程體系,協(xié)調(diào)工業(yè)工程專業(yè)課程與工程專業(yè)、管理專業(yè)之間的關(guān)系十分重要。云南農(nóng)業(yè)大學(xué)工業(yè)工程專業(yè)的課程包括必修課和選修課兩大類。課程體系是平臺(tái)式和模塊式相結(jié)合的復(fù)合型結(jié)構(gòu)。課程縱向設(shè)置包括公共課、學(xué)科共同課、專業(yè)課。橫向設(shè)置以實(shí)踐教學(xué)和素質(zhì)教育貫穿整個(gè)培養(yǎng)過(guò)程，形成縱橫交錯(cuò)的復(fù)合結(jié)構(gòu)。工業(yè)工程學(xué)科發(fā)展過(guò)程中，融合了數(shù)理統(tǒng)計(jì)、工程技術(shù)、運(yùn)籌學(xué)、系統(tǒng)工程等技術(shù)的思想和方法，其研究領(lǐng)域從制造業(yè)擴(kuò)展到商業(yè)、運(yùn)輸業(yè)、服務(wù)業(yè)及政府部門。工業(yè)工程專業(yè)的課程設(shè)置要滿足專業(yè)發(fā)展的要求,其課程體系必須包括素質(zhì)教育、專業(yè)教育、實(shí)踐教育三大平臺(tái)。
3.1素質(zhì)教育平臺(tái)
包括公共必修課模塊（35學(xué)分）和公共任意選修課模塊（不低于12學(xué)分），這部分課程由學(xué)校統(tǒng)一安排，也是全校所有專業(yè)的學(xué)生必須學(xué)習(xí)的課程，主要包括大學(xué)語(yǔ)文、大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)、大學(xué)英語(yǔ)、公共體育基礎(chǔ)課、政治理論課、職業(yè)生涯與發(fā)展規(guī)劃、就業(yè)指導(dǎo)等課程。
3.2專業(yè)教育平臺(tái)
（1）學(xué)科共同課模塊。包括高等數(shù)學(xué)I、高等數(shù)學(xué)II、線性代數(shù)與概率論、普通物理學(xué)、普通物理學(xué)實(shí)驗(yàn)等5門課程20學(xué)分。
（2）專業(yè)基礎(chǔ)課模塊。包括機(jī)械制圖、管理學(xué)、機(jī)械制造基礎(chǔ)、運(yùn)籌學(xué)、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)、機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)、基礎(chǔ)工業(yè)工程、工程經(jīng)濟(jì)學(xué)等8門課程25學(xué)分。
（3）專業(yè)課模塊。包括人因工程學(xué)、系統(tǒng)工程、管理信息系統(tǒng)、生產(chǎn)運(yùn)作管理、設(shè)施規(guī)劃與物流分析、質(zhì)量控制欲質(zhì)量管理、系統(tǒng)建模與仿真、項(xiàng)目管理、制造技術(shù)與制造系統(tǒng)等9門課21學(xué)分。
（4）專業(yè)選修課模塊。提供CAD工程制圖、工程力學(xué)、電工與電子學(xué)、管理經(jīng)濟(jì)學(xué)、會(huì)計(jì)學(xué)原理、微機(jī)原理與運(yùn)用、市場(chǎng)營(yíng)銷學(xué)、應(yīng)用統(tǒng)計(jì)學(xué)、控制工程原理、產(chǎn)品開(kāi)發(fā)技術(shù)與管理、專業(yè)英語(yǔ)、供應(yīng)鏈管理、工業(yè)工程專業(yè)系列講座等課程，要求學(xué)生至少選修30學(xué)分。
3.3實(shí)踐教育平臺(tái)
（1）公共實(shí)踐模塊。包括入學(xué)教育/專業(yè)教育、軍事訓(xùn)練、國(guó)家學(xué)生體質(zhì)健康標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試、畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）等，共計(jì)11學(xué)分等內(nèi)容。
（2）專業(yè)實(shí)驗(yàn)課模塊。包括普通物理學(xué)課程試驗(yàn)、工程力學(xué)課程試驗(yàn)、電工與電子學(xué)課程實(shí)驗(yàn)、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)課程實(shí)驗(yàn)、運(yùn)籌學(xué)課程實(shí)驗(yàn)、微機(jī)原理與應(yīng)用課程實(shí)驗(yàn)、機(jī)械制造基礎(chǔ)課程實(shí)驗(yàn)、機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程實(shí)驗(yàn)、人因工程學(xué)課程實(shí)驗(yàn)、設(shè)施規(guī)劃與物流分析課程實(shí)驗(yàn)、系統(tǒng)建模與仿真課程實(shí)驗(yàn)等，共計(jì)12學(xué)分。
（3）實(shí)習(xí)實(shí)踐模塊。主要包括認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)、金工實(shí)習(xí)、生產(chǎn)（服務(wù)）系統(tǒng)實(shí)習(xí)、工業(yè)工程專業(yè)綜合訓(xùn)練、畢業(yè)實(shí)習(xí)以及本專業(yè)主干課程的課程設(shè)計(jì)等，共計(jì)22學(xué)分。
4問(wèn)題及建議
工業(yè)工程專業(yè)高等教育的核心是創(chuàng)造力的培養(yǎng)，培育具有實(shí)踐能力和創(chuàng)新精神、集技術(shù)與管理于一身的復(fù)合型人才。雖然我們對(duì)云南農(nóng)業(yè)大學(xué)工業(yè)工程專業(yè)的人才培養(yǎng)方案進(jìn)行了精心的設(shè)計(jì)、修訂和研究，力求科學(xué)合理，適應(yīng)社會(huì)發(fā)展的需要，但是云南省工業(yè)工程專業(yè)人才培養(yǎng)存在以下問(wèn)題。
（1）云南地處西南邊疆，社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平較低，對(duì)工業(yè)工程專業(yè)的認(rèn)知程度有限，制造企業(yè)中幾乎不設(shè)工業(yè)工程部門和工業(yè)工程師崗位，工業(yè)工程專業(yè)人才對(duì)口就業(yè)困難。
（2）區(qū)域內(nèi)缺少以集中化管理的先進(jìn)技術(shù)和設(shè)備為技術(shù)創(chuàng)新提供服務(wù)，為工業(yè)工程教學(xué)提供高新技術(shù)教育訓(xùn)練平臺(tái)的工業(yè)工程研究中心，學(xué)生少有機(jī)會(huì)接受工業(yè)工程專業(yè)先進(jìn)技術(shù)培訓(xùn)和實(shí)踐的機(jī)會(huì)。
（3）理論教學(xué)與實(shí)踐脫節(jié)。由于教學(xué)經(jīng)費(fèi)的限制，學(xué)校實(shí)驗(yàn)室建設(shè)不能滿足課程建設(shè)的需求，教學(xué)過(guò)程以課堂講授為主，注重理論性、系統(tǒng)性、專業(yè)性、知識(shí)性，結(jié)合實(shí)際的案例式教學(xué)較少，學(xué)生的專業(yè)實(shí)踐訓(xùn)練不足。要解決工業(yè)工程專業(yè)人才培養(yǎng)過(guò)程中存在的問(wèn)題，我們提出以下幾點(diǎn)建議：
①工業(yè)工程是系統(tǒng)的綜合優(yōu)化技術(shù)，是解決系統(tǒng)優(yōu)化，提高系統(tǒng)效率的學(xué)科專業(yè)，具有廣泛的適應(yīng)性和廣闊的發(fā)展前景。要加強(qiáng)工業(yè)工程專業(yè)的宣傳，讓社會(huì)充分認(rèn)識(shí)工業(yè)工程專業(yè)人才培養(yǎng)的重要性；
德國(guó)高等工程教育起始于1870年前后建立的德國(guó)工科大學(xué)。在20世紀(jì)60年代末70年代初又建立了高等?？拼髮W(xué)。從此，德國(guó)形成了由工業(yè)大學(xué)和高等?？拼髮W(xué)并存并各有側(cè)重的高等工程教育體制，在全世界有著廣泛影響。
一、德國(guó)高等工程教育的特點(diǎn)
1.培養(yǎng)目標(biāo)的明確性
德國(guó)高等工科院校的培養(yǎng)目標(biāo)是高質(zhì)素的工程師。為了培養(yǎng)高素質(zhì)的工程師，德國(guó)高等工程教育界形成了學(xué)習(xí)年限長(zhǎng)、教學(xué)任務(wù)重、考試要求嚴(yán)、實(shí)踐環(huán)節(jié)多、淘汰率高的特點(diǎn)。
工科專業(yè)本科的培養(yǎng)年限一般為五年，但實(shí)際上只有很少學(xué)生能按時(shí)完成，多數(shù)學(xué)生要5～7年，甚至8～9年才能完成學(xué)習(xí)任務(wù)。本科生教育由基礎(chǔ)學(xué)習(xí)階段和主科學(xué)習(xí)階段構(gòu)成，其中基礎(chǔ)學(xué)習(xí)階段一般為2年，主要學(xué)習(xí)內(nèi)容為各系的共同基礎(chǔ)性課程，目的在于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)知識(shí)和工作基礎(chǔ)，同時(shí)要求學(xué)生必須通過(guò)嚴(yán)格的考試。在完成基礎(chǔ)學(xué)習(xí)階段后就進(jìn)入主科學(xué)習(xí)階段。在該階段中，學(xué)生要確定自己的專業(yè)方向；完成該專業(yè)相關(guān)的學(xué)習(xí)任務(wù)（主要包含必修課、選修課和任選課程）；完成本專業(yè)的實(shí)驗(yàn)、課程設(shè)計(jì)、專題報(bào)告和畢業(yè)論文。主科學(xué)習(xí)階段的時(shí)間不固定，因人而異，一般為3～4年。因此，學(xué)生往往要經(jīng)過(guò)5~7年的艱苦學(xué)習(xí)才能夠拿到德國(guó)工程師文憑。
在德國(guó)，大學(xué)的每學(xué)年是由夏、冬兩個(gè)學(xué)期組成，其中夏季學(xué)期包含3個(gè)月，而冬季學(xué)期為4個(gè)月。德國(guó)的大學(xué)實(shí)行從上午7點(diǎn)到晚上9點(diǎn)的全日程課程，沒(méi)有固定的午、晚飯時(shí)間，其中每堂課為一個(gè)半小時(shí)，課間安排15分鐘的休息時(shí)間。就是在假期，學(xué)生也并不能完全休息，需要完成很多諸如實(shí)習(xí)、考試、作業(yè)等任務(wù)。
為保證畢業(yè)生的質(zhì)量，德國(guó)各大學(xué)和專業(yè)都要對(duì)學(xué)生進(jìn)行選擇和淘汰，一般淘汰率為30%～50%；有的學(xué)校和專業(yè)的淘汰率令人難以想象。
2.培養(yǎng)過(guò)程的實(shí)踐性
德國(guó)高等工程教育培養(yǎng)目標(biāo)的明確性決定了在具體的培養(yǎng)過(guò)程別重視理論與實(shí)踐兩個(gè)方面的教育。因此，德國(guó)高等工程教育形成了崇尚理論研究、強(qiáng)調(diào)技術(shù)科學(xué)、密切聯(lián)系實(shí)際的優(yōu)良傳統(tǒng)，保證了德國(guó)工程師在世界上享有較高的聲譽(yù)。
（1）大學(xué)在學(xué)術(shù)上有求真務(wù)實(shí)的傳統(tǒng)。在德國(guó)高等工程教育界，學(xué)校衡量教授學(xué)術(shù)水平高低的標(biāo)準(zhǔn)不是論文的多少而是實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)是科技發(fā)展的源泉，能用以證明教授研究成果的主要是實(shí)際開(kāi)發(fā)的實(shí)驗(yàn)裝置、模型或樣機(jī)、新研制的產(chǎn)品等。因而，德國(guó)高等工科院校特別重視試驗(yàn)研究的結(jié)果，對(duì)工程領(lǐng)域博士學(xué)位答辯的要求是一定要做出實(shí)實(shí)在在的東西，確實(shí)解決了問(wèn)題，而對(duì)并沒(méi)有硬性要求。
（2）面向?qū)嶋H設(shè)計(jì)課程。在校學(xué)習(xí)期間，德國(guó)高等工科院校會(huì)逐步安排學(xué)生接觸工作中需要解決的實(shí)際問(wèn)題，并把科學(xué)解決實(shí)際問(wèn)題的知識(shí)與方法作為重要的教學(xué)內(nèi)容，不斷提高學(xué)生解決實(shí)際應(yīng)用問(wèn)題的能力。同時(shí)，學(xué)校還會(huì)及時(shí)把實(shí)際生產(chǎn)實(shí)踐中最新的工藝、技術(shù)和知識(shí)補(bǔ)充到日常教學(xué)內(nèi)容中，不斷更新自己的教材。
（3）教師具備豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。德國(guó)高等工程教育重視教師的實(shí)踐背景。工程專業(yè)的大學(xué)教授都被要求至少具有5年以上的工程實(shí)踐經(jīng)歷。德國(guó)高等工程教育中，教師成為輸送學(xué)生到企業(yè)實(shí)踐訓(xùn)練和就業(yè)的聯(lián)系人。德國(guó)高等工科院校的教師與工業(yè)界保持非常密切的聯(lián)系，主要表現(xiàn)在兩個(gè)方面：一方面，他們的實(shí)驗(yàn)室?guī)椭髽I(yè)解決實(shí)際生產(chǎn)中遇到的問(wèn)題；另一方面，他們本人往往都在企業(yè)兼職甚至開(kāi)辦企業(yè)。
（4）與企業(yè)建立良好的合作教育機(jī)制。除了在學(xué)校內(nèi)學(xué)習(xí)理論知識(shí)和部分的實(shí)習(xí)外，德國(guó)工科大學(xué)的學(xué)生一般還有3～6個(gè)月時(shí)間用于在校外企業(yè)進(jìn)行生產(chǎn)實(shí)踐活動(dòng)。學(xué)生常?？梢岳眉倨趨⑴c工廠企業(yè)的科研開(kāi)發(fā)與研究項(xiàng)目，并且很多學(xué)生的畢業(yè)設(shè)計(jì)課題也都源于企業(yè)的實(shí)踐問(wèn)題。此外，德國(guó)企業(yè)界普遍把培養(yǎng)后備力量作為企業(yè)的一種社會(huì)責(zé)任與義務(wù)，非常愿意接納學(xué)生參與企業(yè)的實(shí)踐活動(dòng)。
3.工程教育的法制化
作為法制國(guó)家，在德國(guó)，人們會(huì)自覺(jué)和習(xí)慣地按照法律規(guī)定進(jìn)行個(gè)人和組織的行為。高等學(xué)校是整個(gè)國(guó)家法制體系中的重要組成部分。因此，每當(dāng)高等工程教育改革條件相對(duì)成熟時(shí)，德國(guó)政府就會(huì)以法律形式為改革清除障礙，減少改革中遇到的阻力，保證改革能順利進(jìn)行。比如，1998年德國(guó)政府出臺(tái)了德國(guó)大學(xué)基本法的修正案，該法案保證了引進(jìn)學(xué)士、碩士學(xué)位制，改革課程內(nèi)容及結(jié)構(gòu)，對(duì)高校放權(quán)、改革教授聘任制等一系列的方案實(shí)施，為德國(guó)大學(xué)的進(jìn)一步發(fā)展提供政策支持和保證。
二、當(dāng)前德國(guó)高等工程教育改革的原因
德國(guó)高等工程教育從誕生之日起，憑借其優(yōu)良的傳統(tǒng)和特色與美國(guó)高等工程教育一起成為世界上高等工程教育中的兩大模式。但20世紀(jì)60年代后，特別是當(dāng)前國(guó)際政治領(lǐng)域發(fā)生深刻變化、科學(xué)技術(shù)突飛猛進(jìn)、國(guó)際交往和文化融合不斷深化的背景下，德國(guó)高等工程教育也出現(xiàn)了種種的不適應(yīng)。比如，高等工程教育的學(xué)生在校學(xué)習(xí)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，就業(yè)時(shí)間相對(duì)較晚，學(xué)位種類偏少、國(guó)際流通度較差等情況。導(dǎo)致出現(xiàn)這些現(xiàn)象的原因主要有兩個(gè)方面。
1.經(jīng)濟(jì)全球化的影響
當(dāng)前，經(jīng)濟(jì)全球化已成為世界經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)和世界政治變化的主要原因。在經(jīng)濟(jì)全球化的背景下，伴隨著科學(xué)技術(shù)的突飛猛進(jìn)，企業(yè)已越來(lái)越感受到來(lái)自市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)和技術(shù)革新的雙重壓力。激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)會(huì)對(duì)企業(yè)不斷提出新的要求和挑戰(zhàn)，迫使企業(yè)根據(jù)廣大消費(fèi)者的要求，在技術(shù)上不斷創(chuàng)新、改進(jìn)生產(chǎn)工藝，在管理上不斷優(yōu)化組織結(jié)構(gòu)，開(kāi)發(fā)出適合消費(fèi)者要求的新產(chǎn)品。工程師的工作內(nèi)容就包含在產(chǎn)品研發(fā)、過(guò)程研發(fā)與設(shè)計(jì)制造、營(yíng)銷等整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈之中，因此，經(jīng)濟(jì)全球化必然帶來(lái)對(duì)工程師素質(zhì)、能力的重新定位和要求。在經(jīng)濟(jì)全球化的進(jìn)程中，作為以培養(yǎng)工程師為主要目標(biāo)的高等工科院校也必然會(huì)被要求重新審視自己的定位。為了適應(yīng)經(jīng)濟(jì)全球化的變化，工程教育在教學(xué)目的、目標(biāo)、內(nèi)容、方法和手段上都必須做相應(yīng)的改革。
2.歐盟一體化影響
歐盟作為當(dāng)今世界最大的區(qū)域性一體化組織，在追求政治上用一個(gè)聲音說(shuō)話的過(guò)程中不斷加強(qiáng)和推進(jìn)經(jīng)濟(jì)、軍事、文化、教育、科技等領(lǐng)域的一體化。德國(guó)作為歐盟的重要成員國(guó)，在高等工程教育領(lǐng)域內(nèi)也受到來(lái)自歐盟內(nèi)部要求其變革的影響，其中最為直接的就是1999年33個(gè)歐洲國(guó)家教育部長(zhǎng)在意大利通過(guò)的“博洛尼亞宣言”。
“博洛尼亞宣言”意在保證教育質(zhì)量的前提下，實(shí)現(xiàn)歐洲各國(guó)的學(xué)位制度的統(tǒng)一，建立共同的歐洲教育區(qū)。這就對(duì)德國(guó)高等工程教育原有的體系帶來(lái)重要影響。為了推進(jìn)博洛尼亞進(jìn)程，實(shí)現(xiàn)歐洲各國(guó)的學(xué)位制度的統(tǒng)一，就必須對(duì)現(xiàn)有的學(xué)位和學(xué)制進(jìn)行改革。
三、德國(guó)高等工程教育改革的措施
隨著知識(shí)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、全球化趨勢(shì)的加強(qiáng)、國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)壓力的加劇，為了進(jìn)一步發(fā)揮優(yōu)勢(shì)，保持特色，德國(guó)政府在20世紀(jì)末進(jìn)行了一系列的改革，采取了一些措施。
1.高等工程教育的國(guó)際化
經(jīng)濟(jì)全球化進(jìn)程決定了教育的國(guó)際化。國(guó)際化的表現(xiàn)形式是教師和學(xué)生的國(guó)際流動(dòng)，信息與教育資源一定程度的國(guó)際共享，學(xué)位的互認(rèn)與共容。特別是在1999年通過(guò)博洛尼亞宣言后德國(guó)政府和教育界加快了高等工程教育的國(guó)際化，主要體現(xiàn)在：
（1）不斷擴(kuò)大外國(guó)留學(xué)生的招生人數(shù)。招收外國(guó)留學(xué)生一方面可以擴(kuò)大高等工程教育的國(guó)際交流，另一方面也可緩解德國(guó)高等工程教育中存在的生源不足的現(xiàn)象。因此，德國(guó)政府、高校、社會(huì)團(tuán)體等采取種種措施擴(kuò)大外國(guó)留學(xué)生的招生人數(shù)。為推進(jìn)博洛尼亞進(jìn)程，促進(jìn)學(xué)生和教師在歐洲范圍內(nèi)的流動(dòng)，德國(guó)政府采取了必要措施，使得國(guó)家貸款和獎(jiǎng)學(xué)金可以轉(zhuǎn)移，同時(shí)放寬對(duì)留學(xué)生比例的限制。另一方面，德國(guó)對(duì)外文化交流協(xié)會(huì)還與多國(guó)政府簽訂了聯(lián)合培養(yǎng)碩士、博士的協(xié)議，并有很多諸如洪堡基金會(huì)、教會(huì)等民間機(jī)構(gòu)會(huì)無(wú)償或有償?shù)刭Y助外國(guó)研究人員或留學(xué)生。
（2）學(xué)位體制與國(guó)際接軌。與英、美等國(guó)通用的學(xué)士、碩士和博士三級(jí)學(xué)位制不同，德國(guó)高等工程教育授予的是文憑工程師學(xué)位。根據(jù)高校類型的不同，文憑工程師學(xué)位可分為大學(xué)文憑工程師和專業(yè)學(xué)院文憑工程師兩類。從1999～2000年冬季學(xué)期開(kāi)始，德國(guó)若干工科大學(xué)都在原有的文憑工程師和工學(xué)博士的基礎(chǔ)上增加了工學(xué)學(xué)士和工學(xué)碩士學(xué)位，其招生范圍是外國(guó)和德國(guó)本國(guó)學(xué)生。其課程設(shè)計(jì)采用模塊的方式，采用英語(yǔ)來(lái)講授其中很多課程。獲得學(xué)士學(xué)位的學(xué)生畢業(yè)時(shí)可以根據(jù)自己的實(shí)際情況來(lái)選擇不同的道路，其中對(duì)實(shí)踐有興趣的學(xué)生可以在畢業(yè)后直接就業(yè)，而有興趣從事理論研究的學(xué)生則可以繼續(xù)碩士階段的課程學(xué)習(xí)，獲得更高的學(xué)位。同時(shí)，學(xué)生還可以選擇攻讀雙學(xué)士學(xué)位。至于國(guó)外留學(xué)生，德國(guó)大學(xué)對(duì)已獲得教育、電子電氣、機(jī)械、環(huán)保等專業(yè)學(xué)士學(xué)位的留學(xué)生開(kāi)設(shè)碩士學(xué)位課程，實(shí)行國(guó)際碩士培養(yǎng)計(jì)劃。同時(shí)，對(duì)于已經(jīng)得本國(guó)碩士學(xué)位的留學(xué)生，德國(guó)大學(xué)會(huì)對(duì)其進(jìn)一步開(kāi)設(shè)博士課程。
2.高等工程教育的綜合化
德國(guó)高等工程教育起始于1870年前后建立的德國(guó)工科大學(xué)。在20世紀(jì)60年代末70年代初又建立了高等?？拼髮W(xué)。從此，德國(guó)形成了由工業(yè)大學(xué)和高等專科大學(xué)并存并各有側(cè)重的高等工程教育體制，在全世界有著廣泛影響。
一、德國(guó)高等工程教育的特點(diǎn)
1.培養(yǎng)目標(biāo)的明確性
德國(guó)高等工科院校的培養(yǎng)目標(biāo)是高質(zhì)素的工程師。為了培養(yǎng)高素質(zhì)的工程師，德國(guó)高等工程教育界形成了學(xué)習(xí)年限長(zhǎng)、教學(xué)任務(wù)重、考試要求嚴(yán)、實(shí)踐環(huán)節(jié)多、淘汰率高的特點(diǎn)。
工科專業(yè)本科的培養(yǎng)年限一般為五年，但實(shí)際上只有很少學(xué)生能按時(shí)完成，多數(shù)學(xué)生要5～7年，甚至8～9年才能完成學(xué)習(xí)任務(wù)。本科生教育由基礎(chǔ)學(xué)習(xí)階段和主科學(xué)習(xí)階段構(gòu)成，其中基礎(chǔ)學(xué)習(xí)階段一般為2年，主要學(xué)習(xí)內(nèi)容為各系的共同基礎(chǔ)性課程，目的在于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)知識(shí)和工作基礎(chǔ)，同時(shí)要求學(xué)生必須通過(guò)嚴(yán)格的考試。在完成基礎(chǔ)學(xué)習(xí)階段后就進(jìn)入主科學(xué)習(xí)階段。在該階段中，學(xué)生要確定自己的專業(yè)方向；完成該專業(yè)相關(guān)的學(xué)習(xí)任務(wù)（主要包含必修課、選修課和任選課程）；完成本專業(yè)的實(shí)驗(yàn)、課程設(shè)計(jì)、專題報(bào)告和畢業(yè)論文。主科學(xué)習(xí)階段的時(shí)間不固定，因人而異，一般為3～4年。因此，學(xué)生往往要經(jīng)過(guò)5~7年的艱苦學(xué)習(xí)才能夠拿到德國(guó)工程師文憑。
在德國(guó)，大學(xué)的每學(xué)年是由夏、冬兩個(gè)學(xué)期組成，其中夏季學(xué)期包含3個(gè)月，而冬季學(xué)期為4個(gè)月。德國(guó)的大學(xué)實(shí)行從上午7點(diǎn)到晚上9點(diǎn)的全日程課程，沒(méi)有固定的午、晚飯時(shí)間，其中每堂課為一個(gè)半小時(shí)，課間安排15分鐘的休息時(shí)間。就是在假期，學(xué)生也并不能完全休息，需要完成很多諸如實(shí)習(xí)、考試、作業(yè)等任務(wù)。
為保證畢業(yè)生的質(zhì)量，德國(guó)各大學(xué)和專業(yè)都要對(duì)學(xué)生進(jìn)行選擇和淘汰，一般淘汰率為30%～50%；有的學(xué)校和專業(yè)的淘汰率令人難以想象。
2.培養(yǎng)過(guò)程的實(shí)踐性
德國(guó)高等工程教育培養(yǎng)目標(biāo)的明確性決定了在具體的培養(yǎng)過(guò)程別重視理論與實(shí)踐兩個(gè)方面的教育。因此，德國(guó)高等工程教育形成了崇尚理論研究、強(qiáng)調(diào)技術(shù)科學(xué)、密切聯(lián)系實(shí)際的優(yōu)良傳統(tǒng)，保證了德國(guó)工程師在世界上享有較高的聲譽(yù)。
（1）大學(xué)在學(xué)術(shù)上有求真務(wù)實(shí)的傳統(tǒng)。在德國(guó)高等工程教育界，學(xué)校衡量教授學(xué)術(shù)水平高低的標(biāo)準(zhǔn)不是論文的多少而是實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)是科技發(fā)展的源泉，能用以證明教授研究成果的主要是實(shí)際開(kāi)發(fā)的實(shí)驗(yàn)裝置、模型或樣機(jī)、新研制的產(chǎn)品等。因而，德國(guó)高等工科院校特別重視試驗(yàn)研究的結(jié)果，對(duì)工程領(lǐng)域博士學(xué)位答辯的要求是一定要做出實(shí)實(shí)在在的東西，確實(shí)解決了問(wèn)題，而對(duì)并沒(méi)有硬性要求。
（2）面向?qū)嶋H設(shè)計(jì)課程。在校學(xué)習(xí)期間，德國(guó)高等工科院校會(huì)逐步安排學(xué)生接觸工作中需要解決的實(shí)際問(wèn)題，并把科學(xué)解決實(shí)際問(wèn)題的知識(shí)與方法作為重要的教學(xué)內(nèi)容，不斷提高學(xué)生解決實(shí)際應(yīng)用問(wèn)題的能力。同時(shí)，學(xué)校還會(huì)及時(shí)把實(shí)際生產(chǎn)實(shí)踐中最新的工藝、技術(shù)和知識(shí)補(bǔ)充到日常教學(xué)內(nèi)容中，不斷更新自己的教材。
（3）教師具備豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。德國(guó)高等工程教育重視教師的實(shí)踐背景。工程專業(yè)的大學(xué)教授都被要求至少具有5年以上的工程實(shí)踐經(jīng)歷。德國(guó)高等工程教育中，教師成為輸送學(xué)生到企業(yè)實(shí)踐訓(xùn)練和就業(yè)的聯(lián)系人。德國(guó)高等工科院校的教師與工業(yè)界保持非常密切的聯(lián)系，主要表現(xiàn)在兩個(gè)方面：一方面，他們的實(shí)驗(yàn)室?guī)椭髽I(yè)解決實(shí)際生產(chǎn)中遇到的問(wèn)題；另一方面，他們本人往往都在企業(yè)兼職甚至開(kāi)辦企業(yè)。
（4）與企業(yè)建立良好的合作教育機(jī)制。除了在學(xué)校內(nèi)學(xué)習(xí)理論知識(shí)和部分的實(shí)習(xí)外，德國(guó)工科大學(xué)的學(xué)生一般還有3～6個(gè)月時(shí)間用于在校外企業(yè)進(jìn)行生產(chǎn)實(shí)踐活動(dòng)。學(xué)生常?？梢岳眉倨趨⑴c工廠企業(yè)的科研開(kāi)發(fā)與研究項(xiàng)目，并且很多學(xué)生的畢業(yè)設(shè)計(jì)課題也都源于企業(yè)的實(shí)踐問(wèn)題。此外，德國(guó)企業(yè)界普遍把培養(yǎng)后備力量作為企業(yè)的一種社會(huì)責(zé)任與義務(wù)，非常愿意接納學(xué)生參與企業(yè)的實(shí)踐活動(dòng)。
3.工程教育的法制化
作為法制國(guó)家，在德國(guó)，人們會(huì)自覺(jué)和習(xí)慣地按照法律規(guī)定進(jìn)行個(gè)人和組織的行為。高等學(xué)校是整個(gè)國(guó)家法制體系中的重要組成部分。因此，每當(dāng)高等工程教育改革條件相對(duì)成熟時(shí)，德國(guó)政府就會(huì)以法律形式為改革清除障礙，減少改革中遇到的阻力，保證改革能順利進(jìn)行。比如，1998年德國(guó)政府出臺(tái)了德國(guó)大學(xué)基本法的修正案，該法案保證了引進(jìn)學(xué)士、碩士學(xué)位制，改革課程內(nèi)容及結(jié)構(gòu)，對(duì)高校放權(quán)、改革教授聘任制等一系列的方案實(shí)施，為德國(guó)大學(xué)的進(jìn)一步發(fā)展提供政策支持和保證。
二、當(dāng)前德國(guó)高等工程教育改革的原因
德國(guó)高等工程教育從誕生之日起，憑借其優(yōu)良的傳統(tǒng)和特色與美國(guó)高等工程教育一起成為世界上高等工程教育中的兩大模式。但20世紀(jì)60年代后，特別是當(dāng)前國(guó)際政治領(lǐng)域發(fā)生深刻變化、科學(xué)技術(shù)突飛猛進(jìn)、國(guó)際交往和文化融合不斷深化的背景下，德國(guó)高等工程教育也出現(xiàn)了種種的不適應(yīng)。比如，高等工程教育的學(xué)生在校學(xué)習(xí)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，就業(yè)時(shí)間相對(duì)較晚，學(xué)位種類偏少、國(guó)際流通度較差等情況。導(dǎo)致出現(xiàn)這些現(xiàn)象的原因主要有兩個(gè)方面。
1.經(jīng)濟(jì)全球化的影響
當(dāng)前，經(jīng)濟(jì)全球化已成為世界經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)和世界政治變化的主要原因。在經(jīng)濟(jì)全球化的背景下，伴隨著科學(xué)技術(shù)的突飛猛進(jìn)，企業(yè)已越來(lái)越感受到來(lái)自市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)和技術(shù)革新的雙重壓力。激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)會(huì)對(duì)企業(yè)不斷提出新的要求和挑戰(zhàn)，迫使企業(yè)根據(jù)廣大消費(fèi)者的要求，在技術(shù)上不斷創(chuàng)新、改進(jìn)生產(chǎn)工藝，在管理上不斷優(yōu)化組織結(jié)構(gòu)，開(kāi)發(fā)出適合消費(fèi)者要求的新產(chǎn)品。工程師的工作內(nèi)容就包含在產(chǎn)品研發(fā)、過(guò)程研發(fā)與設(shè)計(jì)制造、營(yíng)銷等整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈之中，因此，經(jīng)濟(jì)全球化必然帶來(lái)對(duì)工程師素質(zhì)、能力的重新定位和要求。在經(jīng)濟(jì)全球化的進(jìn)程中，作為以培養(yǎng)工程師為主要目標(biāo)的高等工科院校也必然會(huì)被要求重新審視自己的定位。為了適應(yīng)經(jīng)濟(jì)全球化的變化，工程教育在教學(xué)目的、目標(biāo)、內(nèi)容、方法和手段上都必須做相應(yīng)的改革。
2.歐盟一體化影響
歐盟作為當(dāng)今世界最大的區(qū)域性一體化組織，在追求政治上用一個(gè)聲音說(shuō)話的過(guò)程中不斷加強(qiáng)和推進(jìn)經(jīng)濟(jì)、軍事、文化、教育、科技等領(lǐng)域的一體化。德國(guó)作為歐盟的重要成員國(guó)，在高等工程教育領(lǐng)域內(nèi)也受到來(lái)自歐盟內(nèi)部要求其變革的影響，其中最為直接的就是1999年33個(gè)歐洲國(guó)家教育部長(zhǎng)在意大利通過(guò)的“博洛尼亞宣言”。
“博洛尼亞宣言”意在保證教育質(zhì)量的前提下，實(shí)現(xiàn)歐洲各國(guó)的學(xué)位制度的統(tǒng)一，建立共同的歐洲教育區(qū)。這就對(duì)德國(guó)高等工程教育原有的體系帶來(lái)重要影響。為了推進(jìn)博洛尼亞進(jìn)程，實(shí)現(xiàn)歐洲各國(guó)的學(xué)位制度的統(tǒng)一，就必須對(duì)現(xiàn)有的學(xué)位和學(xué)制進(jìn)行改革。
三、德國(guó)高等工程教育改革的措施
隨著知識(shí)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、全球化趨勢(shì)的加強(qiáng)、國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)壓力的加劇，為了進(jìn)一步發(fā)揮優(yōu)勢(shì)，保持特色，德國(guó)政府在20世紀(jì)末進(jìn)行了一系列的改革，采取了一些措施。
1.高等工程教育的國(guó)際化
經(jīng)濟(jì)全球化進(jìn)程決定了教育的國(guó)際化。國(guó)際化的表現(xiàn)形式是教師和學(xué)生的國(guó)際流動(dòng)，信息與教育資源一定程度的國(guó)際共享，學(xué)位的互認(rèn)與共容。特別是在1999年通過(guò)博洛尼亞宣言后德國(guó)政府和教育界加快了高等工程教育的國(guó)際化，主要體現(xiàn)在：
（1）不斷擴(kuò)大外國(guó)留學(xué)生的招生人數(shù)。招收外國(guó)留學(xué)生一方面可以擴(kuò)大高等工程教育的國(guó)際交流，另一方面也可緩解德國(guó)高等工程教育中存在的生源不足的現(xiàn)象。因此，德國(guó)政府、高校、社會(huì)團(tuán)體等采取種種措施擴(kuò)大外國(guó)留學(xué)生的招生人數(shù)。為推進(jìn)博洛尼亞進(jìn)程，促進(jìn)學(xué)生和教師在歐洲范圍內(nèi)的流動(dòng)，德國(guó)政府采取了必要措施，使得國(guó)家貸款和獎(jiǎng)學(xué)金可以轉(zhuǎn)移，同時(shí)放寬對(duì)留學(xué)生比例的限制。另一方面，德國(guó)對(duì)外文化交流協(xié)會(huì)還與多國(guó)政府簽訂了聯(lián)合培養(yǎng)碩士、博士的協(xié)議，并有很多諸如洪堡基金會(huì)、教會(huì)等民間機(jī)構(gòu)會(huì)無(wú)償或有償?shù)刭Y助外國(guó)研究人員或留學(xué)生。
（2）學(xué)位體制與國(guó)際接軌。與英、美等國(guó)通用的學(xué)士、碩士和博士三級(jí)學(xué)位制不同，德國(guó)高等工程教育授予的是文憑工程師學(xué)位。根據(jù)高校類型的不同，文憑工程師學(xué)位可分為大學(xué)文憑工程師和專業(yè)學(xué)院文憑工程師兩類。從1999～2000年冬季學(xué)期開(kāi)始，德國(guó)若干工科大學(xué)都在原有的文憑工程師和工學(xué)博士的基礎(chǔ)上增加了工學(xué)學(xué)士和工學(xué)碩士學(xué)位，其招生范圍是外國(guó)和德國(guó)本國(guó)學(xué)生。其課程設(shè)計(jì)采用模塊的方式，采用英語(yǔ)來(lái)講授其中很多課程。獲得學(xué)士學(xué)位的學(xué)生畢業(yè)時(shí)可以根據(jù)自己的實(shí)際情況來(lái)選擇不同的道路，其中對(duì)實(shí)踐有興趣的學(xué)生可以在畢業(yè)后直接就業(yè)，而有興趣從事理論研究的學(xué)生則可以繼續(xù)碩士階段的課程學(xué)習(xí)，獲得更高的學(xué)位。同時(shí)，學(xué)生還可以選擇攻讀雙學(xué)士學(xué)位。至于國(guó)外留學(xué)生，德國(guó)大學(xué)對(duì)已獲得教育、電子電氣、機(jī)械、環(huán)保等專業(yè)學(xué)士學(xué)位的留學(xué)生開(kāi)設(shè)碩士學(xué)位課程，實(shí)行國(guó)際碩士培養(yǎng)計(jì)劃。同時(shí)，對(duì)于已經(jīng)得本國(guó)碩士學(xué)位的留學(xué)生，德國(guó)大學(xué)會(huì)對(duì)其進(jìn)一步開(kāi)設(shè)博士課程。
2.高等工程教育的綜合化
一個(gè)月相聲畫出模型
“國(guó)家的工業(yè)水平取決于裝備制造業(yè)，而裝備制造業(yè)水平則取決于機(jī)床。數(shù)控機(jī)床素有“工業(yè)之母”之稱，我們生活和生產(chǎn)中用到的各類機(jī)械產(chǎn)品和裝備都是直接或間接由數(shù)控機(jī)床制造的。卡盤就是數(shù)控機(jī)床用于夾持工件的雙手，卡盤的精度制約著機(jī)床對(duì)產(chǎn)品加工精度的提升。如果能夠提高卡盤夾持工件的精度，就可以使機(jī)床加工出質(zhì)量更高的產(chǎn)品。”于是，王健健心懷熱忱，主動(dòng)請(qǐng)纓負(fù)責(zé)卡盤精度設(shè)計(jì)部分，以提高卡盤的夾持精度。
作為研一學(xué)生，王健健沒(méi)有實(shí)際接觸過(guò)卡盤，對(duì)卡盤的結(jié)構(gòu)和工作原理是一頭霧水，即使一心埋首實(shí)驗(yàn)室和圖書館，大啃巨著，課題依然罕有進(jìn)展。經(jīng)導(dǎo)師的建議，王健健暫時(shí)離開(kāi)實(shí)驗(yàn)室，到國(guó)內(nèi)最大的卡盤生產(chǎn)制造商，同時(shí)也是清華大學(xué)重大專項(xiàng)的合作單位――呼和浩特眾環(huán)集團(tuán)實(shí)習(xí)。效果立竿見(jiàn)影，生產(chǎn)一線的經(jīng)歷讓王健健很快搞清了卡盤的結(jié)構(gòu)原理及制造工藝，為順利開(kāi)展卡盤的精度設(shè)計(jì)研究打下了基礎(chǔ)。
隨后，王健健開(kāi)展起課題的核心基礎(chǔ)工作之一：建立卡盤的定心精度正向預(yù)測(cè)模型。未料，他查閱了大量關(guān)于卡盤的相關(guān)參考文獻(xiàn)，都沒(méi)有找到可行的解決方案。正當(dāng)研究陷入僵局時(shí)，他回學(xué)校觀摩了實(shí)驗(yàn)室某位師兄的畢業(yè)論文預(yù)答辯?！八芯康氖菙?shù)控機(jī)床的精度方向，我當(dāng)時(shí)并沒(méi)有聽(tīng)太懂。”不過(guò)，師兄的課題是機(jī)床精度建模，王健健的課題是卡盤精度建模，“我當(dāng)時(shí)就想到，師兄的研究方法或許可以借鑒。”憑著學(xué)術(shù)敏感，王健健記住了精度建模方法的關(guān)鍵詞：齊次坐標(biāo)矩陣和小位移旋量。
雖然這些概念都是王健健從未涉及過(guò)的，但師兄的研究方法卻在王健健的心里如草兒一般萌芽。王健健笑道：“一系列全新的概念在我眼前張牙舞爪，脆從最基本的原理開(kāi)始學(xué)習(xí)，很快掌握了這一最新的精度建模理論，最后‘移花接木’，成功用于卡盤的定心精度建模?！?/p>
課題進(jìn)展如巨輪般滾動(dòng)向前，在獲得卡盤圖紙的第一手資料后，王健健隨即展開(kāi)第二項(xiàng)任務(wù)：繪制卡盤的三維模型庫(kù)?！翱ūP除了常用的楔式卡盤，還有球節(jié)式、斜柱式等多種類型幾十種規(guī)格，要想繪制好模型，并非易事?！庇谑?，一到夜晚，他就回到實(shí)習(xí)單位在郊區(qū)的宿舍，打開(kāi)提前下載好的相聲，一邊聽(tīng)相聲一邊畫圖。整整一個(gè)月后，他畫出了多達(dá)10種類型50種規(guī)格的卡盤模型，形成了模型庫(kù)，為企業(yè)的卡盤研發(fā)提供了基礎(chǔ)材料?；谕踅〗〉难芯?，合作企業(yè)調(diào)整了卡盤的制造工藝，實(shí)現(xiàn)了卡盤定心精度的顯著提升。
一場(chǎng)夢(mèng)悟出答案
2015年12月，王健健正在開(kāi)展藍(lán)寶石晶體旋轉(zhuǎn)超聲鉆孔加工的實(shí)驗(yàn)研究。這項(xiàng)研究是一場(chǎng)“硬碰硬”的較量，旨在利用超聲振動(dòng)能量，將硬度高、易破碎的藍(lán)寶石材料進(jìn)行高效鉆孔加工，同時(shí)改善加工精度、減小加工損傷，最終提高藍(lán)寶石晶體的鉆孔加工效率。
旋轉(zhuǎn)超聲鉆孔加工工藝堪稱“優(yōu)雅的大力士”，能夠輕松地降低刀具對(duì)材料的切削力，在加工過(guò)程中避免蠻力的出現(xiàn)。但很快，他在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)了切削力的異?，F(xiàn)象。一般來(lái)說(shuō)，隨著鉆孔深度增大，切削力會(huì)逐漸增大，但當(dāng)“用力過(guò)猛”，切削力超過(guò)某一個(gè)極限值的時(shí)候，切削力會(huì)突然跳升，使儀器患上“急性病”，陡然在出孔處形成很大的崩邊損傷。對(duì)儀器來(lái)說(shuō)，這無(wú)異于一種“自殺式”的操作。但對(duì)于這個(gè)現(xiàn)象，王健健的眼神里似有星星W耀：“這一現(xiàn)象非常奇特，之前也沒(méi)有過(guò)文獻(xiàn)報(bào)道，也許是一個(gè)很有意義的新發(fā)現(xiàn)。”得益于良好的科研敏感性，王健健開(kāi)始重復(fù)實(shí)驗(yàn)。他興奮地發(fā)現(xiàn)這一切削力跳升現(xiàn)象每次都會(huì)出現(xiàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果的重復(fù)性也很有規(guī)律，每次都出現(xiàn)在相同的鉆孔深度處，“說(shuō)明這里面有值得研究的科學(xué)內(nèi)容。”
但是，到底為什么會(huì)出現(xiàn)這一現(xiàn)象呢？王健健百思不得其解。他回憶起自己當(dāng)時(shí)啼笑皆非的經(jīng)歷：“當(dāng)時(shí)我分分秒秒都無(wú)法忘掉這個(gè)問(wèn)題，每天走路、吃飯、睡覺(jué)前，甚至夢(mèng)里都想求得一個(gè)答案。一天凌晨，我應(yīng)該正在做夢(mèng)（別笑，確實(shí)是這樣），突然想到很可能是因?yàn)榍邢髁Φ脑龃笠种屏顺曊穹?，而超聲振幅的減小又反過(guò)來(lái)造成了切削力的突然增大，導(dǎo)致了這一現(xiàn)象。”
驚醒之后，王健健迫不及待地想證明這一猜想，但需要首先證明超聲振幅確實(shí)受到了抑制。然而，“加工過(guò)程中超聲振幅的實(shí)時(shí)測(cè)量一直是這個(gè)領(lǐng)域里的一個(gè)難題。”平復(fù)心情后，他突然注意到超聲機(jī)床面板上的超聲功率參數(shù)一直在變化，這個(gè)細(xì)節(jié)啟發(fā)了他，“或許可以用超聲功率來(lái)監(jiān)測(cè)超聲振幅的變化?！痹诤罄m(xù)的實(shí)驗(yàn)中，他敏銳地發(fā)現(xiàn)，當(dāng)切削力突然跳升時(shí)，超聲振幅從開(kāi)始的10微米一下子減小到了1微米?；谝陨系膶?shí)驗(yàn)現(xiàn)象，王健健進(jìn)一步挖掘和提煉，并設(shè)計(jì)了更加嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶?shí)驗(yàn)，最終明確提出旋轉(zhuǎn)超聲加工機(jī)床極限工藝能力的存在?！袄碚摻Y(jié)果表明，極限工藝能力是由超聲機(jī)床的參數(shù)決定的，而與所加工的材料和所使用的加工參數(shù)沒(méi)有關(guān)系?！?/p>
什么是3D 打印？簡(jiǎn)單地說(shuō)，3D 打印就像我們平時(shí)所用的打印一樣，是把電腦中的文檔打印出來(lái)。只不過(guò)，我們平常所用的打印機(jī)是把文字和圖像打印在紙張或其他介質(zhì)上，是一種平面的打印過(guò)程。而3D 打印是把電腦中的立體圖像直接打印成一個(gè)真實(shí)的物品.
3D 打印機(jī)不用紙或墨，而是通過(guò)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸、激光掃描、材料熔融等一系列技術(shù)，使塑料粒、金屬粉、陶瓷粉等材料熔化，并按照3D電腦圖像的結(jié)構(gòu)，將材料一層層疊加起來(lái)，最終把電腦圖像變成實(shí)物。簡(jiǎn)單地說(shuō)，3D 打印的原理和蠶織繭有些類似，蠶吐出很細(xì)的絲，一層一層把自己包裹起來(lái)，就形成了一個(gè)“立體”的繭。雖然所用材料和工藝不一樣，但3D 打印的基本原理都是根據(jù)要打印的物體形狀，通過(guò)一層層地堆積而成一個(gè)立體的物品。
傳統(tǒng)制造業(yè)生產(chǎn)時(shí)往往是用減法，就是把一些材料通過(guò)截?cái)?、裁剪、打磨等方法?lái)獲得制造物品所需的尺寸，制造的過(guò)程中免不了浪費(fèi)原材料，還會(huì)帶來(lái)一定程度的污染。然而，3D 打印物品運(yùn)用的是加法，就是將粉末、液體、片狀等細(xì)碎材料逐層堆積成一個(gè)物品，就好像一層層打印上去一樣。因此，3D 打印又被專業(yè)人士稱為“增材制造”。
就像普通打印機(jī)打印文字和圖像需要有電腦文檔一樣，3D 打印也需要有相應(yīng)的3D 文檔。一般先在電腦中用專業(yè)的3D 設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行產(chǎn)品建模，再將建成的3D 模型“分區(qū)”成逐層的截面，再轉(zhuǎn)換為打印格式，輸入到3D 打印機(jī)進(jìn)行打印。聽(tīng)起來(lái)好像非常簡(jiǎn)單，實(shí)際上比較復(fù)雜，輸入的圖紙需要精確的參數(shù)才能提高成品精度，這也是為什么3D 打印目前還只是專業(yè)人士和發(fā)燒友才能玩的原因。
3D 打印技術(shù)的發(fā)展
1988 年，美國(guó)人斯科特?克朗普發(fā)明了一種新的3D打印技術(shù)―――熔融沉積成型。這種工藝是通過(guò)將絲狀材料如熱塑性塑料、蠟或金屬的熔絲從加熱的噴嘴擠出，按照零件分層的預(yù)定軌跡，以固定的速率進(jìn)行熔體沉積。每完成一層，工作臺(tái)下降一個(gè)層厚，以進(jìn)行疊加沉積新的一層，如此反復(fù)最終實(shí)現(xiàn)零件的沉積成型。該工藝適用于產(chǎn)品的概念建模及形狀和功能測(cè)試的中等復(fù)雜程度的中小原型，但不適合制造大型零件。
1989 年，美國(guó)人德卡德發(fā)明了選擇性激光燒結(jié)技術(shù)。它的原理是預(yù)先在工作臺(tái)上鋪一層粉末材料（金屬粉末或非金屬粉末），激光在計(jì)算機(jī)控制下，按照界面輪廓信息，對(duì)實(shí)心部分粉末進(jìn)行燒結(jié)，然后不斷循環(huán)，層層堆積成型。這種技術(shù)的特點(diǎn)是原材料選材范圍廣泛，比如尼龍、臘、ABS、金屬和陶瓷粉末等都可以作為原材料。
1992 年，美國(guó)人赫利塞思發(fā)明層片疊加制造技術(shù)。其原理是先將單面涂有熱溶膠的薄片材料加熱，熱溶膠在加熱狀態(tài)下產(chǎn)生黏性，多張薄片材料便能粘接在一起。接著，機(jī)器上方的激光器按照電腦模型分層數(shù)據(jù)，用激光束將薄片切割成所制零件的內(nèi)外輪廓。接著，再鋪上新的一層薄片，通過(guò)熱壓裝置將其與下面已切割層粘合在一起，激光束再次切割。然后，不斷重復(fù)這個(gè)過(guò)程，直至整個(gè)物品打印完成。
在1995 年之前，還沒(méi)有3D 打印這個(gè)名稱，那時(shí)比較為研究領(lǐng)域所接受的名稱是“快速成型”。1995年，美國(guó)麻省理工學(xué)院機(jī)械工程系的兩名大四學(xué)生吉姆和蒂姆的畢業(yè)論文選題是便捷的快速成型技術(shù)。兩人經(jīng)過(guò)多次探討，結(jié)果想到利用當(dāng)時(shí)已經(jīng)普及的噴墨打印機(jī)。他們把打印機(jī)墨盒里面的墨水替換成膠水，用噴射出來(lái)的膠水來(lái)粘接粉末床上的粉末，結(jié)果可以打印出一些立體的物品。他們興奮地將這種打印方法稱作3D 打印，將他們改裝的打印機(jī)稱作3D 打印機(jī)。此后，“3D 打印”一詞慢慢流行，所有的快速成型技術(shù)都?xì)w到3D 打印的麾下。
最初的3D 打印所用原料大多是塑料，而如今可用于打印的原料種類多樣，從繁多的塑料到金屬、陶瓷以及橡膠類物質(zhì)。有些打印機(jī)還能結(jié)合不同介質(zhì)，令打印出來(lái)的物體一頭堅(jiān)硬而另一頭柔軟?？茖W(xué)家們甚至利用3D 打印機(jī)制造諸如皮膚、肌肉和血管片段等簡(jiǎn)單的活體組織，依據(jù)3D 打印技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，將來(lái)我們極有可能制造出人體器官。目前三維打印機(jī)的分辨率對(duì)大多數(shù)產(chǎn)品來(lái)說(shuō)已經(jīng)足夠，不過(guò)，這些打印出來(lái)的物品在彎曲的表面可能會(huì)稍微粗糙一些，形似圖像上的鋸齒一樣。目前獲取“更高分辨率”的物品的方法，通常采用3D 打印機(jī)打印出稍大一點(diǎn)的物體，然后經(jīng)過(guò)表面打磨來(lái)得到表面光滑的“高分辨率”物品。
可自我復(fù)制的3D 打印機(jī)
2005 年，英國(guó)巴恩大學(xué)的教授亞德里安?鮑耶提出RepRap 項(xiàng)目，它的目標(biāo)是制造“自我復(fù)制機(jī)”。RepRap是英文replicating rapid prototyper 的縮寫，意思是“快速?gòu)?fù)制原型”。其實(shí)，RepRap 打印機(jī)就是一臺(tái)3D 打印“母機(jī)”。它具有一定程度的自我復(fù)制能力，能夠打印出和自身結(jié)構(gòu)相同的零件，用這些零件可以組裝成和“母機(jī)”一模一樣的“子機(jī)”，就像復(fù)印機(jī)所做的事情一樣。
殷建華教授的人生經(jīng)歷了曲折、艱苦和成功的喜悅。殷建華教授出身于湖北省崇陽(yáng)縣白霓鎮(zhèn)。白霓鎮(zhèn)是鄂南因橋而興的湖北古鎮(zhèn),歷史悠久,源遠(yuǎn)流長(zhǎng),明嘉靖四十年(1561年)邑商熊白霓為方便百姓,捐資建橋于高堤河上,為銘善舉,故以“白霓”命名,至今已有四百多年歷史。白霓文化深厚,景觀璀璨,是中國(guó)民間藝術(shù)――提琴戲之鄉(xiāng),廣泛流傳民間敘事詩(shī)《鐘九鬧漕》的產(chǎn)生之地。1977年在該鎮(zhèn)大市出土的商代銅鼓,距今已有3000多年歷史,成為崇陽(yáng)古代文明象征。1979年,治內(nèi)出土的獸面紋提梁卣是青銅藝術(shù)瑰寶,鎮(zhèn)西南金城山上有宋太史黃庭堅(jiān)讀書的遺跡――金城墨沼,為“崇陽(yáng)古八景”之一。建于后唐和宋代的崇陽(yáng)歷史上著名的水利工程石枧堰,遠(yuǎn)陂堰,至今已越千年;三國(guó)時(shí)期,東吳大將陸遜曾屯兵金城山;清朝晚期,將士與清軍血戰(zhàn)歇馬山。建于明清時(shí)代的石板街,全長(zhǎng)317米,青石路、朱大門、馬頭墻、斗拱楣,雕欄畫柱,檐牙高啄,古樸黃雅,巷道曲折,斬紉巳,是中華傳統(tǒng)民居之寶貴遺產(chǎn)。
殷建華教授小時(shí)候,在石板街上古色古香的居屋長(zhǎng)大。他在鎮(zhèn)上就讀于白霓小學(xué),1968年底隨母親李鳳儀和哥哥殷建國(guó)從白霓鎮(zhèn)下放到堰下鄉(xiāng)第一生產(chǎn)隊(duì)務(wù)農(nóng),便在這里上金城中學(xué),之后去白霓高中上學(xué),1975年高中畢業(yè)后回到堰下鄉(xiāng)第一生產(chǎn)隊(duì)。他在農(nóng)村種過(guò)田,在大市渡槽工地當(dāng)農(nóng)民工,之后到青山第三級(jí)水電站工地指揮部當(dāng)文宣員,直到1977年冬季參加“”后的第一次高考,考上重慶建筑工程學(xué)院(現(xiàn)并入重慶大學(xué))。
刻苦學(xué)習(xí)
批判性思維 創(chuàng)新性實(shí)踐
殷建華在重慶建筑工程學(xué)院水港系讀航道與港口工程專業(yè),以優(yōu)秀的成績(jī)于1981年底畢業(yè),同年考上中國(guó)科學(xué)院武漢巖土力學(xué)研究所碩士研究生。從師于中國(guó)著名的巖土力學(xué)袁建新先生、袁先生1948考入土木系――1952年獲學(xué)士學(xué)位。1956年入美國(guó)路易維爾大學(xué)土木系,1957年獲碩士學(xué)位并受聘于美國(guó)波音飛機(jī)公司任副工程師。1958年底,袁建新先生通過(guò)印度駐華盛頓大使館與中國(guó)國(guó)務(wù)院取得了聯(lián)系,他沖破了重重阻撓,終于經(jīng)香港于1959年元月抵達(dá)祖國(guó)。
殷建華在導(dǎo)師袁建新教授的指導(dǎo)下,順利完成了他的碩士論文《土的非線性剪脹應(yīng)力-應(yīng)變模型》。他指出了當(dāng)時(shí)非常流行的用于土石壩和地基有限元分析的鄧肯-張非線性應(yīng)力-應(yīng)變本構(gòu)模型中的缺點(diǎn):此模型不能描述土的剪脹性和剪縮性。由此,殷建華提出了新的土的非線性剪脹應(yīng)力-應(yīng)變模型,作了試驗(yàn)驗(yàn)證,并將新的模型用于土石壩和巖土工程限元分析計(jì)算分析。
碩士畢業(yè)后,殷建華留在武漢巖土力學(xué)所工作,任助理研究員。作為“”后培養(yǎng)的第一批碩士生和年青研究人員,他參加了“”后的第一次全國(guó)土的剪切強(qiáng)度與本構(gòu)關(guān)系會(huì)議。會(huì)議在湖北省武當(dāng)山附近的老河口市召開(kāi)。在會(huì)上,殷建華組織青年論臺(tái),積極發(fā)言,受到老一輩的歡迎與肯定。
1986年9月,殷建華通過(guò)考試與挑選,得到中國(guó)科學(xué)院的獎(jiǎng)學(xué)金,被公派到加拿大曼尼托巴大學(xué)土木系攻讀博士學(xué)位。在曼尼托巴大學(xué)他所有學(xué)的總共6門課,取得3個(gè)A+和3個(gè)A的優(yōu)秀成績(jī),是班上第一名。由此,他得到大曼尼托巴大學(xué)外國(guó)學(xué)生獎(jiǎng)學(xué)金。他的博士學(xué)位研究是在著名的James Graham 教授指導(dǎo)下完成的。James Graham 教授曾任加拿大巖土工程學(xué)會(huì)主席和加拿大巖土工程刊物的主編。殷建華博士論文題目是《土的時(shí)間有關(guān)的應(yīng)力應(yīng)變本構(gòu)模型》。對(duì)于土的時(shí)間有關(guān)的應(yīng)力應(yīng)變特性的建模研究是一個(gè)活躍的有著長(zhǎng)期歷史的研究領(lǐng)域。早期的研究得追溯到十八世紀(jì)的Maxwell的流變模型和Kelvin的流變模型,許多中國(guó)學(xué)者在這個(gè)領(lǐng)域上也作出了巨大的貢獻(xiàn)。但先前的工作或模型都有一些局限性。殷建華基于前人的工作、科學(xué)原理和對(duì)土的蠕變行為的基本理解,建立了一個(gè)新的一維彈粘塑性本構(gòu)模型,即非線性流變模型,是對(duì)線性的Maxwell的流變模型重大發(fā)展。該模型描述了土在一維任意荷載條件下與時(shí)間有關(guān)的非線性應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系。模型被試驗(yàn)數(shù)據(jù)驗(yàn)證并用于固結(jié)分析中。殷建華教授歸納和闡述了一個(gè)重要的土的蠕變特性,即土單元的蠕變率僅與應(yīng)力-應(yīng)變狀態(tài)有關(guān),而與加載路徑(或加載歷史)無(wú)關(guān)。該模型在提出之后又進(jìn)一步得到發(fā)展,得到了更廣泛的應(yīng)用。他只用了3年7個(gè)月的時(shí)間便完成了博士學(xué)位課程與研究,取得博士學(xué)位。當(dāng)時(shí)在土木系,他是最短時(shí)間內(nèi)取得博士學(xué)位的研究生。
博士畢業(yè)后,殷建華博士在加拿大東海岸一顧問(wèn)設(shè)計(jì)公司工作兩年多,后在一研究中心工作兩年,于1994年來(lái)到香港一顧問(wèn)設(shè)計(jì)公司工作,1995年9月加入香港理工大學(xué),從助理教授,副教授,到2002年成為正教授。
殷建華教授現(xiàn)成為香港屈指可數(shù)的專業(yè)人士、工程師。他的人生之路真實(shí)地寫滿了努力與奮斗!
人們都說(shuō),三分天注定,七分靠打拚。殷建華教授的人生恰如其分地演繹了這句話的含義,從而給我們一個(gè)有力地啟發(fā)――做事情也好,做學(xué)問(wèn)也罷,最重要的是靠自己的努力,堅(jiān)持選擇,并拿出堅(jiān)持不懈的努力和奮斗的勇氣!
而這,對(duì)于當(dāng)下那些在生活面前彷徨無(wú)助,甚至開(kāi)始困惑于自己專業(yè)選擇的年輕學(xué)子們,尤其有值得思索的意義。
努力成材學(xué)貫中西
2004年7月19日。這一天,殷建華教授應(yīng)邀回到他曾經(jīng)讀碩士和工作過(guò)的中科院武漢巖土力學(xué)所,為該所科研人員和研究生作了一場(chǎng)題目為“巖土工程發(fā)展過(guò)程研究方法、經(jīng)驗(yàn)總結(jié)和個(gè)人體會(huì)”的學(xué)術(shù)報(bào)告。報(bào)告中,殷建華教授從土力學(xué)的發(fā)展過(guò)程、個(gè)人的求學(xué)經(jīng)歷、生活家庭的變化情況等幾個(gè)方面向該所在座的師生們作了生動(dòng)具體的介紹,并號(hào)召學(xué)生們抓住現(xiàn)在的好機(jī)會(huì),努力學(xué)習(xí),為國(guó)爭(zhēng)光。
作為香港理工大學(xué)教授,知名的巖土工程師,殷建華教授經(jīng)常應(yīng)邀前往各高校作學(xué)術(shù)演講或者學(xué)術(shù)報(bào)告,往往能夠在高校引起強(qiáng)烈的反響,達(dá)到增進(jìn)友誼、擴(kuò)大共識(shí)、合作交流與共同發(fā)展的學(xué)術(shù)交流目的。但是,在中科院巖土所的這一場(chǎng)學(xué)術(shù)報(bào)告,帶給學(xué)生們的意義卻全然不同。
在中科院武漢巖土力學(xué)所學(xué)子們的心中,除了在學(xué)術(shù)的交流中增長(zhǎng)見(jiàn)識(shí)外,他們的心中更受到一種精神的激勵(lì),情不自禁地升起對(duì)上進(jìn)的強(qiáng)烈渴望,因?yàn)闉樗麄冏鲗W(xué)術(shù)報(bào)告的那一位教授,曾經(jīng)就是他們的校友――1984年的碩士研究生。殷建華教授于2002年被聘為武漢巖土所巖土力學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室兼職研究員。在殷建華教授的心中,對(duì)中科院武漢巖土力學(xué)所是充滿了感情,所以這樣一場(chǎng)學(xué)術(shù)報(bào)告,他將自己的求學(xué)經(jīng)歷和學(xué)術(shù)結(jié)合在一起,濃縮了自己這一段學(xué)術(shù)生涯的風(fēng)雨歷程。那就是,從求學(xué)起,殷建華教授就一直用“努力”詮釋著自己的人生價(jià)值,正如同他自己所說(shuō):“人的一生,全靠自身努力,唯有努力不懈,才能成功?！?/p>
縱觀殷建華教授的求學(xué)經(jīng)歷,從學(xué)士到碩士再到博士,字面上一切一帆風(fēng)順,但是在實(shí)際生活中,卻是要付出許多努力和汗水。
殷建華教授在大學(xué)時(shí)選擇的專業(yè),就是巖土工程。而巖土工程是一門很博大、很深?yuàn)W的學(xué)問(wèn),以大學(xué)有限的知識(shí)面,去探索里面的奧秘,顯然是很艱難的。因?yàn)橐粋€(gè)系統(tǒng)的科學(xué),就好像源頭活水,支流旁支駁雜,衍生出很多很細(xì)的專業(yè),讓人難以一一追根尋源。殷建華教授坦白說(shuō):“在進(jìn)大學(xué)之前,對(duì)于這個(gè)專業(yè),其實(shí)我不大懂?！?/p>
但是進(jìn)了這個(gè)專業(yè),真正了解了這個(gè)專業(yè)博大的系統(tǒng)之后,殷建華教授也依然是坦然面對(duì),在研究生專業(yè)的選擇上,依然是選擇巖土工程,只不過(guò),這個(gè)時(shí)候經(jīng)過(guò)大學(xué)的系統(tǒng)學(xué)習(xí),對(duì)這個(gè)專業(yè)有了一個(gè)一般的了解,殷建華教授因此朝著專業(yè)細(xì)化地方向發(fā)展。對(duì)此,殷建華教授作了一個(gè)形象的比喻:“就好像建房子,不是一家兩家公司,也不是一個(gè)兩個(gè)專業(yè)就可以做出來(lái)的。建房子,除了地基和結(jié)構(gòu),還涉及到建筑學(xué)、機(jī)械工程、通風(fēng)等一系列的學(xué)問(wèn)?！?/p>
有人說(shuō),學(xué)習(xí)是一顆辛苦、無(wú)味的種子,埋藏在你人生路上,你只有用汗水澆灌,才能結(jié)出美味可口的果實(shí)。的確,在一般人心中,巖土工程這樣的專業(yè),每天要與數(shù)據(jù)打交道,時(shí)間長(zhǎng)了會(huì)覺(jué)得索然無(wú)味,失去學(xué)習(xí)的興趣。殷建華教授在選擇武漢的中國(guó)科學(xué)院研究所之后,也是有過(guò)一陣子的迷惑,因?yàn)閷I(yè)的細(xì)分遠(yuǎn)遠(yuǎn)不是大學(xué)時(shí)候所學(xué)可以比擬的。但是殷建華教授很快愛(ài)上了自己的專業(yè),在他看來(lái),這個(gè)專業(yè)是用來(lái)解決實(shí)際問(wèn)題的,并不是很抽象,因此在長(zhǎng)時(shí)間的學(xué)習(xí)中,他并沒(méi)有覺(jué)得枯燥?；蛟S是抱著這樣的學(xué)習(xí)心態(tài),加上自身刻苦的努力,殷建華教授取得了自己的進(jìn)步,取得了讓別人看得見(jiàn)的進(jìn)步。因此在拿到碩士學(xué)位之后,得到中科院的選派和獎(jiǎng)學(xué)金前往加拿大攻讀博士學(xué)位。
努力付出往往和收獲成正比。在加拿大留學(xué)的日子,殷建華教授不負(fù)眾望,拿到了加拿大 Manitoba 大學(xué)優(yōu)秀外國(guó)學(xué)生獎(jiǎng)學(xué)金,所有功課都是班上第一名。之后,殷建華教授順利地拿到了博士學(xué)位,成為一名學(xué)貫中西的專家學(xué)者。而對(duì)于許許多多正在求學(xué)的學(xué)子們來(lái)說(shuō),殷建華教授的這一段求學(xué)經(jīng)歷,卻如同一盞明燈,驅(qū)散了那些學(xué)生心中的迷惘,激勵(lì)著學(xué)生們努力、努力、再努力。
傳道授業(yè)不懈求索
古人曰:師者,所以傳道授業(yè)解惑也;現(xiàn)在我們說(shuō):教師是人類靈魂的工程師。從古到今,教師這個(gè)職業(yè)都是高尚的,受人尊重的。作為一名學(xué)貫中西的專家學(xué)者,殷建華教授最終將自己的角色定位在教師這個(gè)位置上,值得人尊敬。
選擇在香港理工大學(xué)任教,殷建華教授并不自恃學(xué)問(wèn)高就傲物,而是從低做起,踏踏實(shí)實(shí),一步一個(gè)腳印,對(duì)自己負(fù)責(zé),也對(duì)自己的學(xué)生負(fù)責(zé),從助理教授很快升到了副教授,隨后又在2002年升為正教授。
職稱的飛快提升,是香港理工大學(xué)作為一所名牌大學(xué),對(duì)殷建華教授最大的肯定;而殷建華教授在教書育人的同時(shí),也真正實(shí)現(xiàn)了自己的人生價(jià)值,將自己的專業(yè)作出了最大的貢獻(xiàn)。
當(dāng)初,獲得博士學(xué)位后,殷建華教授并沒(méi)有急于回到國(guó)家,而是在加拿大東部城市的一個(gè)顧問(wèn)設(shè)計(jì)諮詢公司和一研究中心分別工作過(guò)兩年。而移居香港后,也在一個(gè)顧問(wèn)設(shè)計(jì)諮詢公司工作接近一年?？梢哉f(shuō),這幾年的工作經(jīng)歷,使得殷建華教授所學(xué)的理論知識(shí),在實(shí)踐中得到了很好地印證,也很好地鍛煉了自己的能力,更增強(qiáng)自己解決實(shí)際問(wèn)題的能力。而這些,更為他成為一名優(yōu)秀的教授打下了良好的理論與實(shí)際相結(jié)合的基礎(chǔ)。
據(jù)了解,殷建華教授所指導(dǎo)的兩大學(xué)生畢業(yè)論文連續(xù)兩年 (1999-2000年, 2000-2001年)被香港工程師學(xué)會(huì)評(píng)為第一名,并得到獎(jiǎng)金和證書。殷建華教授介紹說(shuō):“我們對(duì)教學(xué)很重視,也重視跟學(xué)生溝通。我們學(xué)校教學(xué)有一整套系統(tǒng),很完善,也很出色,所以本科生從我們這里畢業(yè)都很有收獲,在社會(huì)上也很有改變?！?/p>
優(yōu)秀的教師,培養(yǎng)出優(yōu)秀的學(xué)生,但本質(zhì)上,殷建華教授也是一名優(yōu)秀的學(xué)者。他擔(dān)任高校聯(lián)工程師聯(lián)合會(huì)主席,將香港高校的許多工程界的朋友,匯聚在一起,在專業(yè)的碰撞間,實(shí)現(xiàn)聯(lián)會(huì)對(duì)香港、對(duì)國(guó)家更大的貢獻(xiàn)。
可以說(shuō),殷建華教授是國(guó)際巖土力學(xué)界十分活躍的青年專家學(xué)者,目前不僅擔(dān)任國(guó)際巖土力學(xué)計(jì)算方法與進(jìn)展學(xué)會(huì)副主席、國(guó)際巖土力學(xué)與工程學(xué)會(huì)會(huì)員、中國(guó)力學(xué)學(xué)會(huì)巖土力學(xué)專業(yè)委員會(huì)委員、中國(guó)巖石力學(xué)與工程學(xué)會(huì)及地面巖石力學(xué)與工程專業(yè)委員會(huì)委員、中國(guó)地質(zhì)學(xué)會(huì)及工程地質(zhì)專業(yè)委員會(huì)委員、香港力學(xué)學(xué)會(huì)委員等職務(wù),同時(shí)還擔(dān)任《加拿大巖土工程》學(xué)報(bào)副主編、國(guó)際《巖土力學(xué)與巖土工程》學(xué)報(bào)主編之一,美國(guó)《國(guó)際巖土力學(xué)》學(xué)報(bào)編委、國(guó)際《海洋地球資源與巖土工程》學(xué)報(bào)編委、《防災(zāi)減災(zāi)工程學(xué)報(bào)》編委、《巖土力學(xué)與工程學(xué)報(bào)》編委、《巖土工程界》編委、《結(jié)構(gòu)工程進(jìn)展》國(guó)際雜志編委。
積極參與國(guó)內(nèi)、國(guó)際學(xué)術(shù)的同時(shí),殷建華教授也有自己的學(xué)術(shù)研究,在科研上取得豐富的成果:首創(chuàng)性地給出等效時(shí)間定義和土的一維、三維粘塑性模型,并應(yīng)用于土體完全耦合的固結(jié)分析;首創(chuàng)性地將Timoshenko Beam Model用于土工布加筋土地基模擬;提出有排水板和用非線性土的本構(gòu)方程(維彈粘塑性模型)完全耦合的固結(jié)分析的有效的有限元方法;首創(chuàng)性地將填海造地工程和土的固結(jié)理論及分析與互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合。
其中,殷建華教授取得4項(xiàng)專利,出版了2本專著和編輯了3本書籍,發(fā)表了300多篇學(xué)術(shù)論文, 其中102篇學(xué)術(shù)論文在國(guó)際科學(xué)引文索引數(shù)據(jù)庫(kù)中的科學(xué)期刊(Journals in Science Citation Index )上發(fā)表。
看上去，人們好像都知道一點(diǎn)力學(xué)，但您知道嗎？“力學(xué)作為自然科學(xué)的第一個(gè)定量學(xué)科，發(fā)展至今，其現(xiàn)狀與以前已大不一樣，尤其在研究的深度與廣度方面。今天我們的很多工程設(shè)計(jì)與對(duì)自然災(zāi)害發(fā)生發(fā)展規(guī)律的揭示及防治都需要高水平的力學(xué)研究去支撐，而不僅僅是弄幾個(gè)力學(xué)專業(yè)詞匯以至于沒(méi)有深入的力學(xué)研究就能有效推動(dòng)的，它需要?jiǎng)?chuàng)新來(lái)促使舊貌換新顏?！碧m州大學(xué)土木工程與力學(xué)學(xué)院院長(zhǎng)周又和教授一席話，代表了中國(guó)力學(xué)研究中堅(jiān)力量的思考方向。
登上塔尖可以看到廣袤的風(fēng)景，站上巨人肩膀可以推動(dòng)科學(xué)研究的快速前行，無(wú)論如何都要用盡全力向上攀緣才行。尤其在科學(xué)研究方面，更要用功、用心、用智，才可發(fā)現(xiàn)攀緣的階梯。周又和與力學(xué)的淵源已30年有余，在力學(xué)的天地里不斷地攀緣。追本溯源，他的歷程是一條汗水凝聚著收獲、前行伴隨著思索、創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)著發(fā)展的奮發(fā)有為之路。
立志為學(xué)――開(kāi)啟人生精彩夢(mèng)
周天寒徹何所依，又見(jiàn)彩虹艷陽(yáng)起。和煦春風(fēng)遍地吹，馥郁桃花滿山。
詩(shī)言志，一首詩(shī)能夠折射出一個(gè)人的所感、所想。2011年1月6日，周又和閑來(lái)寫下了這首詩(shī)，以總結(jié)自己多年來(lái)的人生感悟。詩(shī)如其人，可以感受到，周又和在用心參悟生命，在用汗水鋪就人生的精彩之旅。
周又和，1957年5月出生于湖北漢川的一個(gè)普通農(nóng)村家庭。家中有兄弟六人，周又和排行第四，他上面還有一個(gè)姐姐，全家日子過(guò)得十分清貧。在上世紀(jì)60年代初，大哥考入初中學(xué)習(xí)，畢業(yè)前夕父親突發(fā)重病，親友們力勸父親讓大哥回家務(wù)農(nóng)以緩解危難，但父親不忍心讓成績(jī)優(yōu)秀的大哥輟學(xué)。為了減輕家庭負(fù)擔(dān)，大哥以優(yōu)異的中考成績(jī)考取了能提供生活費(fèi)的孝感師范學(xué)校，畢業(yè)后當(dāng)上了一名人民教師。但受溫飽問(wèn)題和“”的影響，大哥之后的兩兄一姐的讀書都止于小學(xué)。到周又和及其兩個(gè)弟弟讀書時(shí)，家中困境略有緩解，父親就堅(jiān)持讓他們多讀點(diǎn)書。所幸的是，他們因親歷農(nóng)村的窮苦生活，所以立志發(fā)奮讀書以改變貧窮面貌。這樣，他家共有兄弟四人實(shí)現(xiàn)了讀書的夢(mèng)想，這在當(dāng)?shù)匾菜闶且欢渭言挕?/p>
對(duì)周又和人生成長(zhǎng)影響最深的是他的父親與大哥，他們對(duì)于人生樂(lè)觀向上的態(tài)度、敢為人先的干勁一直深深地扎在了周又和的腦海里。在當(dāng)?shù)?，父親周協(xié)堂是種田能手，上世紀(jì)50年代初期曾擔(dān)任過(guò)合作社的蔬菜排排長(zhǎng)，對(duì)于在何時(shí)何地種什么莊稼他都了然于心，精心耕作，成為生產(chǎn)隊(duì)種田的“高級(jí)參謀”；那時(shí)，自留地是全家人生活的主要依靠，他也敢在自留地里種當(dāng)?shù)厝藳](méi)有種過(guò)的生姜與花菜等，并能獲得好的收成。大哥周運(yùn)和對(duì)工作一絲不茍，通過(guò)不斷努力，能力持續(xù)得到提升，在上世紀(jì)70年代后期，他通過(guò)報(bào)考函授大學(xué)班獲得了大學(xué)文憑從而圓了他的“大學(xué)夢(mèng)”，從一名小學(xué)老師迅速提拔到初中、高中任教，恢復(fù)高考后成為縣里有名的高中數(shù)學(xué)老師，90年代還出任過(guò)縣重點(diǎn)高中漢川二中的副校長(zhǎng)。父親經(jīng)常以大哥的優(yōu)異成績(jī)?yōu)樽院?，并用大哥的范例?lái)引導(dǎo)與教育其它小孩。受此影響，大哥帶回家的數(shù)學(xué)書籍，周又和“偷偷”拿去學(xué)習(xí)，因此他從小數(shù)學(xué)成績(jī)就拔尖。在“教育回潮”的1972年，周又和于當(dāng)年春季進(jìn)入高中學(xué)習(xí)，有幸遇上了抓基礎(chǔ)教育質(zhì)量的好時(shí)機(jī)。那時(shí)學(xué)校狠抓基礎(chǔ)教育，經(jīng)常進(jìn)行課程單元考試，他的數(shù)學(xué)與物理成績(jī)總是名列年級(jí)前茅。為此，任課老師還給他開(kāi)小灶，將“”前高中課本中的一些較難習(xí)題給他做，他總能做出，深得老師的喜愛(ài)。得益于扎實(shí)的基礎(chǔ)，在年底學(xué)校舉辦的高中一年級(jí)數(shù)學(xué)競(jìng)賽中，他以滿分第一名博得頭彩，由此奠定了他的自信心，“立志讀書”的信念也在這時(shí)候悄然種下。1973年夏天起，受“”干擾，全國(guó)遍地搞“開(kāi)門辦學(xué)”，學(xué)校不敢再抓學(xué)習(xí)，但周又和始終堅(jiān)守對(duì)學(xué)習(xí)的信念，支撐著他走過(guò)人生不平凡的歲月。哪怕在盛行“讀書無(wú)用論”的年代，他也從未在學(xué)習(xí)上有過(guò)動(dòng)搖，一路向上，翱翔書海。
在“”那個(gè)風(fēng)雨飄搖的年代，除了生活困苦的磨難外，周又和遇到的更大苦惱是他繼續(xù)深造的夢(mèng)想遙遙無(wú)望。1974年7月高中畢業(yè)后，周又和回鄉(xiāng)務(wù)農(nóng)，這一“停滯”就是近四年。在此期間他干過(guò)各種農(nóng)活，當(dāng)過(guò)大隊(duì)加工廠的“技術(shù)工人”，做過(guò)生產(chǎn)隊(duì)的會(huì)計(jì)，還當(dāng)過(guò)高中民辦教師。一步步，他靠的都是自己的實(shí)力，小小的改進(jìn)也給他以慰藉。對(duì)于能當(dāng)上教師這一事，周又和還有一段“勵(lì)志”經(jīng)歷。那是1976年，他當(dāng)會(huì)計(jì)時(shí)，因?yàn)閷?duì)數(shù)學(xué)的興趣，一次在縣城偶然買到一本西安交通大學(xué)編寫的《高等數(shù)學(xué)》，喜不自禁。于是，就開(kāi)始自學(xué)，認(rèn)真做題。他發(fā)現(xiàn)書上多處習(xí)題答案出錯(cuò)，但又不敢相信會(huì)有此事。“初生牛犢不怕虎”，帶著疑惑，他就大膽地給教材編寫組寫信求助，最終得到回復(fù)，他的解答竟是正確的！一名不到20歲的高中生敢于“挑戰(zhàn)”大學(xué)教材，這在當(dāng)時(shí)可是少有的事。這件事不僅讓他極受鼓舞，也給了他很大的影響，以至上大學(xué)后，他凡事不崇拜、不盲從，養(yǎng)成了獨(dú)立思考、敢于挑戰(zhàn)的科學(xué)精神。也因?yàn)檫@件事，周又和引起了當(dāng)?shù)赜嘘P(guān)部門注意，1977年6月，他當(dāng)上了一名高中民辦物理教師。
科學(xué)的春天帶來(lái)周又和命運(yùn)的轉(zhuǎn)折。深受“數(shù)學(xué)皇冠上的明珠”――陳景潤(rùn)的故事影響的他，在恢復(fù)高考的1977年，成功地考上了大學(xué)――踏上了恢復(fù)高考的“第一班車”，1978年春季進(jìn)入大學(xué)學(xué)習(xí)。
結(jié)緣力學(xué)――奏響學(xué)海歌
力爭(zhēng)上游競(jìng)，學(xué)海行舟引潮掀。前程寬廣護(hù)天地，沿峭碩果令神嘆。
………………
2011年3月17日，周又和又寫下這首詩(shī)，以紀(jì)念自己力學(xué)學(xué)習(xí)與工作的34年，表達(dá)他對(duì)力學(xué)的贊美及對(duì)工作的總結(jié)和展望。有誰(shuí)能知道，這樣一位與力學(xué)有著深厚淵源的學(xué)者，與力學(xué)結(jié)緣，卻是“機(jī)緣巧合”。
向來(lái)成績(jī)優(yōu)異的周又和如愿考上大學(xué)，進(jìn)入華中工學(xué)院（現(xiàn)為華中科技大學(xué)）力學(xué)專業(yè)學(xué)習(xí)。這一專業(yè)并非他所填報(bào)的志愿，只因?qū)W校要加強(qiáng)力學(xué)師資培養(yǎng)，就在所報(bào)相近專業(yè)的優(yōu)秀考生中挑選，這樣他被調(diào)劑進(jìn)入力學(xué)專業(yè)的師資班。周又和說(shuō)他當(dāng)時(shí)對(duì)力學(xué)知之甚少，幸運(yùn)的是這一專業(yè)與數(shù)學(xué)有著緊密的關(guān)系，也算是能發(fā)揮他在這方面的特長(zhǎng)，為學(xué)好專業(yè)課程發(fā)揮了作用，從此就開(kāi)啟了他的“力學(xué)人生”。
周又和抓住來(lái)之不易的機(jī)遇，發(fā)奮學(xué)習(xí)。當(dāng)他得知數(shù)學(xué)和物理對(duì)所學(xué)專業(yè)的重要性后，除了學(xué)好力學(xué)課程外，也著力學(xué)好數(shù)學(xué)與物理課程，這為他日后的發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。還在大一與大二期間，學(xué)校先后組織了大學(xué)生數(shù)學(xué)與物理競(jìng)賽，他都積極參加。在數(shù)學(xué)競(jìng)賽中，他為班級(jí)獲得數(shù)學(xué)競(jìng)賽三等獎(jiǎng)，這是按班級(jí)參賽前五名考試成績(jī)的總成績(jī)確定的，他是其中五名之一。在物理競(jìng)賽中，周又和獲得個(gè)人三等獎(jiǎng)。他取得的這些好成績(jī)，使他在大學(xué)期間開(kāi)始嶄露頭角。在畢業(yè)前夕做本科畢業(yè)論文的四周內(nèi)，指導(dǎo)老師讓他就皮帶彈簧振子系統(tǒng)自激振動(dòng)極限環(huán)的存在性開(kāi)展定性分析研究。周又和在得知該問(wèn)題還沒(méi)有解決后，他激情飽滿，通過(guò)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)牧W(xué)和數(shù)學(xué)分析，使這一問(wèn)題得以解決，他的科研能力深得老師的贊譽(yù)。這一研究論文投到學(xué)術(shù)期刊《華中工學(xué)院學(xué)報(bào)》，并于1983年發(fā)表。這在當(dāng)時(shí)的本科論文中并不多見(jiàn)，也讓他初嘗到研究成功的滋味。到大學(xué)畢業(yè)時(shí)，師資班中的學(xué)生只有成績(jī)好的才可被選留任教。加上他的獲獎(jiǎng)與畢業(yè)論文研究所埋下的良好伏筆，他有幸留校任力學(xué)教師。
“前程寬廣護(hù)天地，沿峭碩果令神嘆。”正如詩(shī)中所描述的一樣，隨著研究的深入，周又和越來(lái)越深刻地體會(huì)到力學(xué)的博大精深與無(wú)窮奧妙，探求的欲望也日漸強(qiáng)烈。在不斷攀爬象牙塔的過(guò)程中，累積了讓他享用一生的寶貴知識(shí)財(cái)富。
1987年9月，周又和從華中工學(xué)院慕名來(lái)到蘭州大學(xué)，在知名力學(xué)科學(xué)家與教育家葉開(kāi)沅教授的指導(dǎo)下攻讀博士學(xué)位。葉開(kāi)沅教授是著名力學(xué)科學(xué)家錢偉長(zhǎng)院士的得意弟子，我國(guó)第一個(gè)力學(xué)專業(yè)――北京大學(xué)力學(xué)專業(yè)的五位創(chuàng)辦人之一，1956年獲首屆國(guó)家自然科學(xué)獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)。此前，周又和參與的圓薄板大撓度非線性問(wèn)題各種解析解法的收斂性證明與定量研究獲得突出進(jìn)展。由于求解非線性問(wèn)題的解法都涉及到無(wú)窮展開(kāi)或無(wú)窮迭代，其收斂性是判斷和保證求解方法有效性的基本數(shù)學(xué)課題，當(dāng)時(shí)沒(méi)人做過(guò)這方面的研究工作，成為非線性科學(xué)的一個(gè)難題。他與鄭曉靜一道迎難而上，針對(duì)圓薄板大撓度非線性問(wèn)題，尋找到嚴(yán)格的數(shù)學(xué)證明途徑解決了這一棘手難題，使這一研究獲得重大突破。這些研究成果贏得了非線性力學(xué)領(lǐng)域的著名科學(xué)家錢偉長(zhǎng)院士與郭仲衡院士的高度贊譽(yù)，被認(rèn)為是該領(lǐng)域“國(guó)內(nèi)外少見(jiàn)的優(yōu)秀工作”，“已處國(guó)內(nèi)外領(lǐng)先地位，是五十年來(lái)該課題最完備的一項(xiàng)研究”。周又和的能力由此也深得葉開(kāi)沅教授的賞識(shí)。在此基礎(chǔ)上，葉先生安排周又和就航空儀表中的諧振壓力傳感器的力學(xué)特性開(kāi)展研究。針對(duì)這一非線性動(dòng)力學(xué)問(wèn)題，周又和提出了自己的研究方法。首先將非線性動(dòng)態(tài)解分解為靜平衡部分與在此基礎(chǔ)上的動(dòng)力擾動(dòng)部分，從理論上證明了靜態(tài)解對(duì)小擾動(dòng)線性自由振動(dòng)固有頻率的影響，從而確認(rèn)了諧振壓力傳感器工作原理的可行性；隨后，以靜態(tài)非線性問(wèn)題級(jí)數(shù)解法的高精度解為基礎(chǔ)，對(duì)小擾動(dòng)線性自由振動(dòng)的振型函數(shù)采用冪級(jí)數(shù)展開(kāi)后，提出的展開(kāi)系數(shù)線性變換格式將所導(dǎo)出的無(wú)窮階代數(shù)特征值問(wèn)題轉(zhuǎn)化為有限階，從而使解的精度得到提升且計(jì)算量大幅減??；最后，采用奇異攝動(dòng)法討論了大振幅非線性振動(dòng)的振幅對(duì)固有頻率的影響。在這一研究路徑下，他定量給出了振弦式與振膜式諧振壓力傳感器的高精度壓力-頻率特征關(guān)系，并給出了圓板受均勻面內(nèi)壓力的屈曲失穩(wěn)臨界值及后屈曲力學(xué)特征的定量結(jié)果等。周又和的博士生將這一方法還推廣到熱彈性非線性梁板結(jié)構(gòu)與非線梯度材料梁板結(jié)構(gòu)的力學(xué)特性分析中。他在這一領(lǐng)域的這兩項(xiàng)研究成果先后獲1992和1996年度甘肅省科技進(jìn)步獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)。
“機(jī)會(huì)總是留給有準(zhǔn)備的人?！边@句話用在周又和身上再合適不過(guò)。很多人在看到他的驕人成績(jī)時(shí)，總會(huì)認(rèn)為他的機(jī)會(huì)太好了，想啥有啥。但他心里很清楚，為了這些收獲，他常常加班加點(diǎn)超常工作，付出了艱辛與努力。40歲之前，他很少在凌晨一點(diǎn)前睡覺(jué)，有時(shí)甚至通宵達(dá)旦。而每一項(xiàng)研究，都會(huì)遇到不少困難。對(duì)于困難，他敢于面對(duì)并給予有效化解。他說(shuō)，“對(duì)于一名科研工作者，找可做的對(duì)象是困難，尋求解決途徑是困難，學(xué)習(xí)新知識(shí)是困難，解決問(wèn)題仍是困難，表達(dá)科研成果還是困難，周而復(fù)始。然而，人的能力就是在克服各種困難的過(guò)程中得以形成與發(fā)展的。”正是這種敢于直面困難的態(tài)度和樂(lè)于鉆研的拼搏精神，使他打響了研究生涯的“重炮”――建立起了獨(dú)立從事科學(xué)研究的能力。
跨出國(guó)門――攻堅(jiān)克難勇往前
………………
光陰如箭穿心過(guò)，明媚日月照人還。
………………
1989年年底周又和獲博士學(xué)位后留在蘭州大學(xué)任教。隨著薄板非線性力學(xué)研究取得重要突破帶來(lái)的科研能力和自信心，他接下來(lái)的研究便一發(fā)不可收拾。1990年前，周又和就在思考轉(zhuǎn)變研究方向。1985年美國(guó)機(jī)械工程師協(xié)會(huì)應(yīng)用力學(xué)分會(huì)圍繞“固體力學(xué)的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)”撰寫了十余篇綜述論文， 其中4篇提到電磁固體力學(xué)為今后固體力學(xué)的新方向，指出“必須發(fā)展電磁力學(xué)理論”，“磁與力學(xué)耦合問(wèn)題將是一個(gè)重要的研究領(lǐng)域”。在國(guó)內(nèi)，當(dāng)時(shí)這方面研究尚未展開(kāi)。1991年，時(shí)任中國(guó)力學(xué)學(xué)會(huì)理事長(zhǎng)的王仁院士在蘭州參加全國(guó)現(xiàn)代數(shù)學(xué)與力學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議期間，得知周又和與鄭曉靜要開(kāi)展這一領(lǐng)域的研究，就對(duì)他們的這一選擇給予了極力支持和鼓勵(lì)，使他們更堅(jiān)定了信心。此后，周又和的科學(xué)研究也就是圍繞這一與高科技密切關(guān)聯(lián)的新興交叉學(xué)科有針對(duì)性展開(kāi)的。
當(dāng)時(shí)，電磁固體力學(xué)遇到的主要問(wèn)題有：鐵磁梁式板結(jié)構(gòu)在橫向磁場(chǎng)中的磁彈性失穩(wěn)臨界磁場(chǎng)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果遠(yuǎn)低于理論預(yù)測(cè)值，致使理論預(yù)測(cè)偏于不安全；鐵磁殼的力學(xué)實(shí)驗(yàn)結(jié)果遠(yuǎn)低于理論預(yù)測(cè)值，且不同理論模型預(yù)測(cè)的結(jié)果相差很大；針對(duì)仿托卡馬克聚變堆實(shí)驗(yàn)中超導(dǎo)磁體的磁彈性失穩(wěn)臨界電流的理論預(yù)測(cè)也與實(shí)驗(yàn)有較大偏差；上述兩類磁彈性力學(xué)問(wèn)題從彎曲發(fā)展到失穩(wěn)的彎曲路徑?jīng)]有理論上的揭示；多場(chǎng)耦合非線性的定量分析方法很少，商業(yè)軟件不能實(shí)現(xiàn)其定量分析等等。周又和圍繞這些基礎(chǔ)問(wèn)題開(kāi)展研究，逐漸發(fā)展到包括壓電智能結(jié)構(gòu)的動(dòng)力控制，超導(dǎo)懸浮與斷裂力學(xué)、超導(dǎo)交變損耗與磁通跳躍失穩(wěn)、超磁致伸縮智能材料與控制等的建模及多場(chǎng)耦合非線性力學(xué)特性分析，小波方法及其在強(qiáng)非線性問(wèn)題中的應(yīng)用等等，均取得了突出成果。而這些新的前沿科學(xué)研究的成功探討，要得益于周又和的“走出去戰(zhàn)略”。
走出國(guó)門，是周又和實(shí)現(xiàn)科研跨越的一個(gè)重要?dú)v程。1993年9月至1994年7月，他作為訪問(wèn)學(xué)者在美國(guó)肯塔基大學(xué)從事合作研究。1994年7月至1995年7月，作為外國(guó)研究員在日本東京大學(xué)核工程研究實(shí)驗(yàn)室與國(guó)際電磁固體力學(xué)知名學(xué)者Kenzo Miya教授在電磁固體力學(xué)領(lǐng)域開(kāi)展合作研究，取得有實(shí)質(zhì)性進(jìn)展的創(chuàng)新成果，促成日本應(yīng)用電磁材料與力學(xué)學(xué)會(huì)于1995年和2007年兩度向蘭州大學(xué)捐資共400萬(wàn)日元設(shè)立優(yōu)秀研究生獎(jiǎng)勵(lì)基金。1998年6―12月和2002年3～5月，他作為高級(jí)訪問(wèn)學(xué)者兩度赴美國(guó)加州大學(xué)河濱分校與Q.Jiang教授開(kāi)展合作研究。
從美國(guó)到日本，從壓電智能結(jié)構(gòu)的力學(xué)研究到鐵磁、超導(dǎo)等電磁固體力學(xué)研究……周又和馬不停蹄，盡自己最大可能擴(kuò)展著前沿知識(shí)，豐富著所涉及的先進(jìn)領(lǐng)域。很多人會(huì)詫異地問(wèn)他：“只見(jiàn)過(guò)從日本轉(zhuǎn)到美國(guó)學(xué)習(xí)深造的，為什么你要從美國(guó)這樣好的環(huán)境跳出去到日本呢？”周又和的回答表明了他自己的態(tài)度：“當(dāng)時(shí)純粹從學(xué)術(shù)角度去考慮問(wèn)題，從哪兒到哪兒無(wú)所謂，哪里能促進(jìn)發(fā)展就到哪里，出國(guó)是為了增強(qiáng)能力、擴(kuò)展視野?！?/p>
“認(rèn)真鉆研、敢于挑戰(zhàn)”的科學(xué)精神和品格貫穿于周又和的整個(gè)求學(xué)生涯中。初到日本時(shí)，恰逢他的合作教授Miya出差歐洲，他沒(méi)有因此受到影響，而是整日埋首于Miya教授研究組的書房中，閱讀各種學(xué)術(shù)書刊。當(dāng)時(shí)，一本國(guó)際學(xué)術(shù)會(huì)議論文集上發(fā)表的關(guān)于鐵磁板在面內(nèi)磁場(chǎng)作用下振動(dòng)頻率上升的實(shí)驗(yàn)研究，引起了周又和的關(guān)注與興趣。在此之前，他對(duì)此也有過(guò)理論分析，所得結(jié)果為對(duì)應(yīng)于固有頻率下降的失穩(wěn)，而實(shí)驗(yàn)結(jié)果卻是頻率上升。對(duì)于一位以理論研究見(jiàn)長(zhǎng)的年輕學(xué)者來(lái)說(shuō)，這是極好機(jī)會(huì)，因?yàn)閷?shí)驗(yàn)結(jié)果是不容否定的，問(wèn)題只可能出在理論模型或定量分析方法上。兩周后，Miya教授從歐洲回到東京大學(xué)，周又和就向Miya教授提到了這一實(shí)驗(yàn)。在得知相關(guān)研究沒(méi)有給出理論解釋后，他表示想做這一問(wèn)題的研究。對(duì)此，Miya教授既沒(méi)有表示支持也不反對(duì)。因?yàn)镸iya教授知道，這一研究難度相當(dāng)大，他的研究組擁有最強(qiáng)的計(jì)算程序，曾開(kāi)展過(guò)這一問(wèn)題的定量計(jì)算，卻屢試都沒(méi)有進(jìn)展。但周又和并不因此而退縮，反而更來(lái)勁，開(kāi)始尋找突破口。不到三個(gè)月，他通過(guò)建立新的磁力表征模型就把這一問(wèn)題解決了！當(dāng)周又和將整理成的研究論文拿給Miya教授時(shí)，Miya教授十分驚訝：這位既不是學(xué)電力工程、也不是從事電力工程工作的中國(guó)年輕力學(xué)學(xué)者如此快速地解決了這一難題，所寫論文中涉及的電磁學(xué)部分是如此嚴(yán)密和準(zhǔn)確！而這一快速突破和嚴(yán)密準(zhǔn)確的背后，是周又和在大學(xué)期間良好的電磁學(xué)與數(shù)學(xué)知識(shí)積累，當(dāng)然更離不開(kāi)他持續(xù)的付出和努力?；貒?guó)后，周又和通過(guò)系統(tǒng)深入研究基本模型與定量方法，完全解決了這類鐵磁材料結(jié)構(gòu)磁彈性力學(xué)研究中所存在的基本問(wèn)題。烏克蘭力學(xué)學(xué)者Podilchuk等人在2005年發(fā)表的論文中對(duì)這類模型的研究進(jìn)展進(jìn)行評(píng)述時(shí)，將周又和的完整模型與這一領(lǐng)域的國(guó)際知名學(xué)者的其它模型并列給出，由此評(píng)述展示了周又和的模型是自Maxwell提出電磁應(yīng)力張量以來(lái)該領(lǐng)域幾項(xiàng)代表性發(fā)展中最新的一個(gè)。意大利學(xué)者Nobili等人在2007年發(fā)表的論文中評(píng)述這一磁固體力學(xué)研究的線性化處理所存在的缺陷后，采用了周又和中的觀點(diǎn)指出“最后也是最重要的是線性假設(shè)導(dǎo)致刻畫磁性體內(nèi)的分布力有眾多表征方式”。國(guó)際學(xué)者Soh等人在2007年的評(píng)述中指出，日本學(xué)者“Takagi等人完成了軟鐵磁板在沿長(zhǎng)度方向的磁場(chǎng)中的振動(dòng)，結(jié)果顯示為磁化影響使得頻率增加?！辈⑼ㄟ^(guò)引用周又和的，指出周又和發(fā)現(xiàn)了“經(jīng)典磁彈性理論得到的由磁效應(yīng)引起的頻率是下降的?！彪S后又進(jìn)一步指出，周又和建立的完整模型是“放棄了磁彈性應(yīng)力張量，發(fā)展了一個(gè)類似于彈性應(yīng)力的新的理論.由這一新的理論得到的結(jié)果可解釋這一實(shí)驗(yàn)結(jié)果。
周又和研究組后來(lái)在超導(dǎo)力學(xué)方面的研究也是源自于在東京大學(xué)的工作。日本作為新能源裝置的磁約束熱核聚變反應(yīng)堆開(kāi)發(fā)研究的主導(dǎo)國(guó)家之一，對(duì)相關(guān)研究投入很大，東京大學(xué)在東海就建有一座小型的實(shí)驗(yàn)聚變反應(yīng)堆供研究使用。雖然此前周又和知道一些這方面的信息，但身臨其境更加深了認(rèn)識(shí)，加之Miya教授繼美國(guó)康乃爾大學(xué)的Moon院士后，也做了仿托卡馬克裝置中超導(dǎo)磁體磁彈性失穩(wěn)的實(shí)驗(yàn)測(cè)量和理論研究。周又和在發(fā)現(xiàn)理論預(yù)測(cè)與實(shí)驗(yàn)結(jié)果有偏差，且彎曲過(guò)程沒(méi)有給出理論揭示后，也同時(shí)開(kāi)展了這一問(wèn)題的理論建模和分析方法研究，追蹤出磁彈性彎曲路徑并得到失穩(wěn)臨界電流，所得結(jié)果與實(shí)驗(yàn)十分吻合。隨后他又將這一研究推廣到與日本名古屋在建螺旋型聚變反應(yīng)堆相關(guān)聯(lián)的超導(dǎo)磁體的磁彈性力學(xué)分析中。相關(guān)的2篇論文均在國(guó)際期刊Fusion Engineering and Design發(fā)表。回國(guó)后，除了將這一研究推廣到動(dòng)力特性分析外，周又和研究組還開(kāi)啟了超導(dǎo)磁懸浮、超導(dǎo)塊材斷裂、超導(dǎo)變形與超導(dǎo)特性的相互作用、超導(dǎo)交變損耗與磁通跳躍失穩(wěn)、超導(dǎo)CICC導(dǎo)體復(fù)合股線等的力學(xué)理論與實(shí)驗(yàn)研究，取得了顯著成效。有關(guān)超導(dǎo)磁懸浮動(dòng)力特性的理論研究論文在學(xué)術(shù)期刊IEEE Trans. Applied Superconductivity發(fā)表后，2008年獲IEEE超導(dǎo)委員會(huì)這一國(guó)際學(xué)術(shù)組織授予的最佳貢獻(xiàn)論文獎(jiǎng)，他指導(dǎo)的超導(dǎo)懸浮力特性實(shí)驗(yàn)研究的博士論文于2010年獲全國(guó)優(yōu)秀博士論文獎(jiǎng)。
此外，在日本期間，周又和對(duì)新興學(xué)術(shù)前沿的敏銳能力也值得稱道。Miya教授除了電磁固體力學(xué)研究外，開(kāi)展的另一研究領(lǐng)域?yàn)闊o(wú)損探傷檢測(cè)。當(dāng)時(shí)，Miya教授的一名博士生正在采用剛剛形成的最新數(shù)學(xué)方法――小波理論來(lái)從事核電工程中金屬結(jié)構(gòu)無(wú)損檢測(cè)方法的理論研究。由于小波理論對(duì)短時(shí)信號(hào)處理的有效性，這一新的數(shù)學(xué)方法得到了不同領(lǐng)域?qū)W者的廣泛關(guān)注，以圖改進(jìn)和解決工程應(yīng)用中的一些遺留問(wèn)題，提高其有效性。但是，對(duì)小波理論的理解，需要有良好的數(shù)學(xué)知識(shí)，多數(shù)非數(shù)學(xué)專業(yè)學(xué)者剛?cè)腴T時(shí)就往往被難住，加之當(dāng)時(shí)數(shù)學(xué)界知道這一理論的人也不多。在此情形下，Miya教授雖已多次聽(tīng)取博士生的匯報(bào)，卻一直沒(méi)能理解和接受。1994年11月，周又和在得知這一情形后，以他數(shù)學(xué)知識(shí)的優(yōu)勢(shì)，結(jié)合傅里葉分析方法的相關(guān)特性，先從不同簡(jiǎn)單小波的特點(diǎn)、計(jì)算格式及應(yīng)用舉例出發(fā)，再到小波理論的一般框架及小波應(yīng)用進(jìn)行介紹，就容易理解了。在短短兩周內(nèi)，他寫出了50頁(yè)的英文小冊(cè)子，Miya教授看后很快就理解了，隨后安排他在研究組講授。周又和回國(guó)后，將這一新的數(shù)學(xué)方法及應(yīng)用給予了有效拓展。他與研究生一道將小波方法最先運(yùn)用于梁板結(jié)構(gòu)的力學(xué)分析以及壓電智能結(jié)構(gòu)的動(dòng)力控制特性研究中，提出的延拓技術(shù)解決了小波方法應(yīng)用于初、邊值問(wèn)題時(shí)的邊界跳躍問(wèn)題?；谛〔ɡ碚摻⒌挠?jì)算量小且精度高的拉普拉斯數(shù)值反演方法及改進(jìn)的小波生成方法獲得了英國(guó)、波蘭、國(guó)防科大等國(guó)外國(guó)內(nèi)動(dòng)力學(xué)與控制學(xué)科學(xué)者的多次大篇幅采用，近期所提出的求解非線性問(wèn)題的小波方法成功地解決了求解非線性問(wèn)題的封閉性問(wèn)題，為求解強(qiáng)非線性問(wèn)題提供了通用方法?？刂评碚摵涂刂乒こ讨麑W(xué)者柴天佑院士在發(fā)表的論文中指出，周又和他們“將小波理論中的函數(shù)逼近方法引入到壓電智能結(jié)構(gòu)的動(dòng)力控制問(wèn)題之中，得到了該領(lǐng)域理論研究的一種新思路”。
在去日本之前，周又和先是在肯塔基大學(xué)土木工程系從事其合作教授交給的扇形板力學(xué)研究，在不到二個(gè)月的時(shí)間就得到了滿意的結(jié)果，其論文后來(lái)在Computer and Structures發(fā)表。一個(gè)偶然的機(jī)會(huì)，使他能師從壓電智能結(jié)構(gòu)動(dòng)力控制的國(guó)際知名學(xué)者H.S. Tzou教授。1993年的10月下旬，周又和參加了肯塔基大學(xué)華人留學(xué)生會(huì)舉辦的一次聚會(huì)，認(rèn)識(shí)了Tzou教授的一名博士生，得知Tzou教授正在物色合作者以開(kāi)展非線性壓電智能結(jié)構(gòu)的力學(xué)特性的定量研究。結(jié)合到自己正要開(kāi)展的電磁固體力學(xué)研究，他也想在這方面有所拓展。他也得知，Tzou教授已出版了幾部專著，3篇論文獲美國(guó)機(jī)械工程師協(xié)會(huì)授予的“Best Paper Award”獎(jiǎng)勵(lì)，要求的門檻很高，一般不輕易接受，因?yàn)橐峁┵Y助。在周又和簡(jiǎn)要介紹了他在薄板非線性力學(xué)方面的研究工作后，該博士生答應(yīng)轉(zhuǎn)達(dá)周又和的意圖。11月初，Tzou教授約周又和去面談，當(dāng)即答應(yīng)次年起開(kāi)始在他的研究組工作。到1994年5月底，周又和接到東京大學(xué)Miya教授的邀請(qǐng)函，歡喜不已。當(dāng)時(shí)，Miya教授是日本應(yīng)用電磁材料與力學(xué)學(xué)會(huì)的會(huì)長(zhǎng)，Int. J. Appl. Magnetic Material & Mechanics國(guó)際學(xué)術(shù)期刊主編，國(guó)際著名電磁固體力學(xué)學(xué)者。出國(guó)前，周又和就與Miya教授聯(lián)系過(guò)，想去他那里做研究，但一直沒(méi)有收到回復(fù)。到7月上旬辦好手續(xù)后，周又和于7月中旬中斷美國(guó)的工作去了日本。這期間他與Tzou教授合作完成的三篇論文日后在國(guó)際期刊上發(fā)表，首次給出的非線性壓電結(jié)構(gòu)力學(xué)特征與控制特性的定量結(jié)果被后來(lái)的同行學(xué)者大量引用，其研究也為周又和回國(guó)后將小波理論運(yùn)用到壓電智能結(jié)構(gòu)動(dòng)力控制的理論研究和開(kāi)展壓電梯度功能材料的斷裂力學(xué)特性研究奠定了基礎(chǔ)。
在美國(guó)加州大學(xué)河濱分校機(jī)械工程系學(xué)術(shù)訪問(wèn)期間，周又和與Q. Jiang教授就旋轉(zhuǎn)壓電體表面聲波的傳播力學(xué)特性開(kāi)展合作研究。這是Jiang教授正在開(kāi)展的一項(xiàng)研究工作，主要為尋找新的旋轉(zhuǎn)體轉(zhuǎn)速測(cè)量傳感器在力學(xué)原理上進(jìn)行探討，即建立表面波傳播速度隨轉(zhuǎn)動(dòng)角速度的變化特征關(guān)系。周又和進(jìn)入后，針對(duì)這一力學(xué)問(wèn)題從數(shù)學(xué)上證明了表面波的存在性，給出了波速存在范圍的判別公式，定量給出了波速隨轉(zhuǎn)動(dòng)角速度變化的特征關(guān)系，相關(guān)合作研究論文在The Journal of Applied Mathematics and Physics （ZAMP）學(xué)術(shù)期刊上發(fā)表。
從本科生到一名高校教師與在職碩士生，從華中工學(xué)院到蘭州大學(xué)師從葉開(kāi)沅教授攻讀博士學(xué)位，從蘭州大學(xué)留校任教再到赴美國(guó)肯塔基大學(xué)合作研究，從美國(guó)到日本，再到回國(guó)后又赴美國(guó)加州大學(xué)……周又和用近20年的時(shí)間畫了一個(gè)“圓”，而這一“圓”里有豐碩的果實(shí)。周又和的科研之路，是一條伴隨著面對(duì)一個(gè)又一個(gè)科學(xué)問(wèn)題的挑戰(zhàn)并將它們加以解決的綿延起伏之路。這樣的循環(huán)在外人看來(lái)也許充滿艱辛和挑戰(zhàn)，但對(duì)他來(lái)說(shuō)，正是這一次又一次的挑戰(zhàn)成就了不一樣的風(fēng)景，使他的人生更為豐厚和挺拔，也使他的科學(xué)研究“開(kāi)枝散葉”，“舊貌換新顏”。
立足國(guó)內(nèi)――開(kāi)疆拓土竟馳騁
………………
似曾相識(shí)非舊貌，錦色百花開(kāi)滿園。
1995年7月底回國(guó)前夕，周又和在日本突然接到大哥的信，告知父親病重，于是返回國(guó)內(nèi)就從上海直接趕往家鄉(xiāng)看望父親?？吹礁赣H的重病不可逆轉(zhuǎn)時(shí)，他傷心不已。陪伴兩周后，在父親堅(jiān)持的下，他回到了蘭州大學(xué)。8月底，父親離世，這給周又和帶來(lái)了沉重的打擊。父親在世時(shí)，周又和因工作太忙又遠(yuǎn)離家鄉(xiāng)，沒(méi)能盡到陪伴與照顧之責(zé)。對(duì)此，父親總是說(shuō)這沒(méi)有什么，只要他們?cè)谕饷婧镁涂梢粤?。在周又和的境況剛有好轉(zhuǎn)時(shí)，父親卻離他而去。周又和每每想起父親的諄諄教誨、養(yǎng)育之恩與大度情懷，就使他的內(nèi)心不能平靜。2011年1月11日，他還為父親寫下了題為《育兒成才之艱難歲月》和《思念與感激》的兩首詩(shī)，用來(lái)表達(dá)他對(duì)父親的思念與感激之情。他用繁忙的工作來(lái)減輕悲傷之情并用工作成績(jī)來(lái)告慰父親的在天之靈，進(jìn)而使他的內(nèi)心能得到安慰和平靜。
周又和在處理完父親的后事后，就立刻進(jìn)入到工作狀態(tài)，通過(guò)長(zhǎng)期的持續(xù)不斷努力，他推動(dòng)了電磁固體力學(xué)中的壓電智能結(jié)構(gòu)與控制、鐵磁、超導(dǎo)懸浮與斷裂、常導(dǎo)磁懸浮、超磁致伸縮材料等先進(jìn)材料結(jié)構(gòu)的多場(chǎng)耦合力學(xué)研究的發(fā)展，解決了這些材料與結(jié)構(gòu)多場(chǎng)耦合力學(xué)中存在的一些理論與實(shí)驗(yàn)不符問(wèn)題，建立了有效的理論模型與多場(chǎng)耦合定量分析方法及程序，揭示出了一些規(guī)律。到1999年，周又和研究組在電磁固體力學(xué)領(lǐng)域的研究取得了顯著的實(shí)質(zhì)性進(jìn)展，在總結(jié)這一階段性研究成果后，他們撰寫的《電磁固體結(jié)構(gòu)力學(xué)》專著獲國(guó)家科學(xué)技術(shù)學(xué)術(shù)著作出版基金資助由科學(xué)出版社出版。王仁院士欣然為這部專著作序，指出“近十年來(lái)，他們經(jīng)過(guò)堅(jiān)毅的摸索，已經(jīng)深刻掌握了這門學(xué)科的全面情況，做出了許多創(chuàng)造性的成果……這方面的專著在國(guó)際上也少有，本書無(wú)疑將對(duì)我國(guó)開(kāi)展這方面工作起到重要的作用”。周又和的這些研究成果也得到電磁固體力學(xué)的兩位開(kāi)創(chuàng)人、美國(guó)工程院院士、康乃爾大學(xué)理論與應(yīng)用力學(xué)系的兩任系主任Y.H.Pao教授及其學(xué)生F.C.Moon教授的高度贊譽(yù)。世紀(jì)之初，兩位院士應(yīng)邀到蘭州大學(xué)講學(xué)與學(xué)術(shù)交流。后來(lái)，Pao院士在給周又和的信中指出“蘭州大學(xué)力學(xué)系，近以電磁力學(xué)之研究聞名國(guó)內(nèi)。經(jīng)與師生座談，果然名不虛傳”。
截止目前，周又和已主持各類研究項(xiàng)目30余項(xiàng)。正是他的這些豐碩研究成果，使他于1999年入選為第二批教育部長(zhǎng)江學(xué)者獎(jiǎng)勵(lì)計(jì)劃特聘教授，2000年獲國(guó)家杰出青年科學(xué)基金，他領(lǐng)銜的科研團(tuán)隊(duì)于2006年入選教育部新世紀(jì)長(zhǎng)江學(xué)者創(chuàng)新研究團(tuán)隊(duì)，2011年入選國(guó)家自然科學(xué)基金創(chuàng)新研究群體，2012年主持申報(bào)的“大型超導(dǎo)磁體結(jié)構(gòu)力學(xué)分析”立項(xiàng)為國(guó)家磁約束聚變能發(fā)展規(guī)劃專項(xiàng)的“托卡馬克聚變堆關(guān)鍵技術(shù)研究”項(xiàng)目的一級(jí)課題，目前還主持超導(dǎo)力學(xué)研究的國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目。已在Appl. Phys. Lett.、《中國(guó)科學(xué)》等國(guó)內(nèi)外學(xué)術(shù)期刊和學(xué)術(shù)會(huì)議上表學(xué)術(shù)論文360余篇，其中SCI收錄論文180余篇。主持的“電磁結(jié)構(gòu)非線性力學(xué)”研究項(xiàng)目于2005年獲教育部自然科學(xué)一等獎(jiǎng)，參與的研究項(xiàng)目“中國(guó)北方沙漠化過(guò)程及防治”獲2007年度國(guó)家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)；2007年發(fā)表在國(guó)際學(xué)術(shù)期刊IEEE Trans. Applied Superconductivity上的研究論文于2008年獲IEEE超導(dǎo)委員會(huì)授予的最佳貢獻(xiàn)論文獎(jiǎng)即Van Duzer Prize，研究項(xiàng)目“電磁材料結(jié)構(gòu)多場(chǎng)耦合非線性力學(xué)行為的理論研究”獲2008年度國(guó)家自然科學(xué)獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)。
在不斷推動(dòng)電磁固體力學(xué)深入研究的同時(shí)，周又和研究組還結(jié)合我國(guó)重大風(fēng)沙環(huán)境問(wèn)題，開(kāi)拓了風(fēng)沙環(huán)境力學(xué)的研究。直到上世紀(jì)末，周又和他們的研究難度雖然不斷加大，但主要還是在固體力學(xué)范圍內(nèi)。1999年，在強(qiáng)沙塵暴刮到北京引起中央高層重視后，科技部就此研究專門立項(xiàng)973項(xiàng)目。在加強(qiáng)力學(xué)基礎(chǔ)研究的需求下，經(jīng)過(guò)近十次會(huì)議論證，周又和最終爭(zhēng)取到將他研究組主持的“風(fēng)沙環(huán)境力學(xué)及土壤風(fēng)蝕的定量研究”課題列入這一項(xiàng)目。
從力學(xué)層面上講，風(fēng)沙力學(xué)研究的主要難度在于沙粒散體與大氣流體的相互作用還沒(méi)有成熟的力學(xué)模型可資利用，從而使可控條件的風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)測(cè)量與野外觀測(cè)之間無(wú)法關(guān)聯(lián)，加上沙粒粒徑與風(fēng)速等的隨機(jī)性、風(fēng)流動(dòng)與沙粒運(yùn)動(dòng)耦合作用的非線性，使這一研究難度劇增。針對(duì)這些存在的問(wèn)題，周又和研究組同時(shí)從理論建模和實(shí)驗(yàn)兩方面來(lái)展開(kāi)研究。此前，周又和的研究一直在理論方面，使用國(guó)外的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。隨著研究的深入，開(kāi)展實(shí)驗(yàn)研究進(jìn)入了他的視野。蘭州大學(xué)雖有一些力學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)備，也只能供本科生教學(xué)用，少且老化，達(dá)不到科研的要求。同時(shí)，他還苦于實(shí)驗(yàn)研究人員的缺乏，雖有想法卻一直沒(méi)能展開(kāi)。
周又和涉入力學(xué)實(shí)驗(yàn)研究是從參加一次風(fēng)沙運(yùn)動(dòng)的風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)開(kāi)始的，沒(méi)想到也是一發(fā)不可收。2001年暑假，他帶領(lǐng)兩名研究生到離蘭州幾百公里的沙坡頭開(kāi)展風(fēng)沙力學(xué)的風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)測(cè)量，中科院沙漠所也派了一名博士生協(xié)助實(shí)驗(yàn)操作，實(shí)驗(yàn)是在40℃的沙漠地帶進(jìn)行的。在開(kāi)始實(shí)驗(yàn)前，需要對(duì)風(fēng)洞進(jìn)行無(wú)沙風(fēng)速廓線測(cè)量的校準(zhǔn)工作。哪知一連幾天，計(jì)算機(jī)上顯示的測(cè)量結(jié)果均不對(duì)，無(wú)論協(xié)助的博士生采用何種手段檢查與調(diào)試，都沒(méi)找出問(wèn)題所在。就在學(xué)生們幾乎要放棄的情形下，周又和以他在調(diào)試計(jì)算程序中排查錯(cuò)誤的經(jīng)驗(yàn)，提出檢查方法與步驟，按此進(jìn)行后，再開(kāi)機(jī)測(cè)量，結(jié)果就正常了。隨后，在了解實(shí)驗(yàn)規(guī)程的基礎(chǔ)上，他對(duì)風(fēng)沙力學(xué)測(cè)量的實(shí)驗(yàn)流程作出安排，在兩周的實(shí)驗(yàn)測(cè)量后，回到蘭州進(jìn)行數(shù)據(jù)處理與分析。在這一過(guò)程中，周又和他們通過(guò)對(duì)輸沙率廓線的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)經(jīng)擬合再沿高度積分所得到的單寬輸沙率公式，不僅可以提高實(shí)驗(yàn)結(jié)果的精度，而且還能給出這一物理量實(shí)驗(yàn)值隨摩阻風(fēng)速變化的關(guān)系式，這在以前是沒(méi)有做到過(guò)的。單寬輸沙率是土壤風(fēng)蝕研究中的重要物理量，其隨摩阻風(fēng)速的變化關(guān)系一直是學(xué)界關(guān)注的話題。在當(dāng)時(shí)，這方面的關(guān)系式已多達(dá)50余種，或經(jīng)驗(yàn)的或半經(jīng)驗(yàn)的，對(duì)于同一情形，這些公式的預(yù)測(cè)結(jié)果之間相差很大，可達(dá)2～4倍，這就需要高精度實(shí)驗(yàn)結(jié)果來(lái)檢驗(yàn)它們的適用性。當(dāng)周又和的研究生將數(shù)據(jù)處理結(jié)果提交到他手上，并報(bào)知可擬合出手頭的全部實(shí)驗(yàn)結(jié)果但卻不能反映風(fēng)沙運(yùn)動(dòng)中實(shí)際存在的臨界啟動(dòng)特征時(shí)，周又和對(duì)此不滿足，親自改進(jìn)擬合函數(shù)的選擇，使之能擬合出全部實(shí)驗(yàn)結(jié)果及特征。就這樣反復(fù)嘗試，一周后就得到了結(jié)果。這一研究成果于2002年發(fā)表在國(guó)際物理期刊Physical Review E上，評(píng)閱意見(jiàn)指出“這是一項(xiàng)引人關(guān)注且完整的研究，作者們給出了一系列給人印象深刻的實(shí)驗(yàn)，并積累了大量好的數(shù)據(jù)。受本領(lǐng)域經(jīng)典工作的啟示，他們擬合得到了切實(shí)可行的公式”。這一發(fā)表在國(guó)際物理期刊上的實(shí)驗(yàn)研究論文，既為他們?nèi)蘸蟮膶?shí)驗(yàn)室建設(shè)及實(shí)驗(yàn)研究的展開(kāi)，也為日后在國(guó)際物理期刊上發(fā)表近百篇研究論文開(kāi)了好頭，積累了經(jīng)驗(yàn)。在此過(guò)程中，實(shí)驗(yàn)研究隊(duì)伍也得以成長(zhǎng)。
蘭州大學(xué)的風(fēng)沙環(huán)境力學(xué)理論研究也取得了長(zhǎng)足的進(jìn)展，這里我們介紹周又和在其中的一個(gè)方面――碰撞接觸力學(xué)。風(fēng)沙流中的沙粒在重力作用下落到沙床面經(jīng)碰撞后的起跳初速度分布函數(shù)一直是風(fēng)沙物理（即力學(xué)）研究中的基礎(chǔ)物理量。周又和他們?cè)诹㈨?xiàng)973項(xiàng)目的課題時(shí)，就敏銳感知到這一力學(xué)問(wèn)題的重要性。由于沙粒-沙床面碰撞過(guò)程具有隨機(jī)性，此前他沒(méi)有涉足過(guò)隨機(jī)性問(wèn)題的研究，一時(shí)難于下手。于是，他一方面找來(lái)隨機(jī)過(guò)程與數(shù)理統(tǒng)計(jì)教科書學(xué)習(xí)，另一方面與在美國(guó)從事非線性隨機(jī)動(dòng)力學(xué)與控制研究的Sun教授聯(lián)系，于2002年通過(guò)國(guó)家自然科學(xué)基金海外青年學(xué)者合作基金的立項(xiàng)來(lái)開(kāi)展合作。2003年暑假，Sun教授應(yīng)邀來(lái)蘭州大學(xué)講授《隨機(jī)振動(dòng)基礎(chǔ)》40小時(shí)，周又和除了將這一英文講稿復(fù)制給所有聽(tīng)課人員外，還堅(jiān)持全程聽(tīng)課。此后不久，周又和就弄清了研究顆粒隨機(jī)碰撞的方法與途徑，與研究生一道成功地建立了這一問(wèn)題的唯象模型，給出的理論預(yù)測(cè)結(jié)果能很好地對(duì)實(shí)驗(yàn)給出有效預(yù)測(cè)。除了采用唯象模型的方式來(lái)研究沙粒碰撞起跳初速分布函數(shù)外，2003年周又和還安排他的一名博士生采用離散動(dòng)力學(xué)方法在大量隨機(jī)碰撞的數(shù)值實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上通過(guò)統(tǒng)計(jì)方法來(lái)給出。除了對(duì)所研究問(wèn)題給出了一新的統(tǒng)計(jì)公式外，獲得的一些起跳特征整理成論文投送到地學(xué)權(quán)威期刊Journal of Geophysical Research，評(píng)閱人在同意接受發(fā)表的同時(shí)，提出了所采用的最基本兩顆粒碰接觸力模型中的等效參數(shù)如何得到的問(wèn)題。此前，博士生曾告知這是程序中的，文獻(xiàn)中也是如此。雖然論文得以接受發(fā)表，但周又和對(duì)此要弄個(gè)明白，于是就自己推公式。真是不推不知道，一推放不了。他調(diào)閱文獻(xiàn)發(fā)現(xiàn)，目前宏觀離散動(dòng)力學(xué)方法（也稱離散單元法）具有廣泛的應(yīng)用，包括巖土、泥沙、風(fēng)沙、水沙、建筑橋梁結(jié)構(gòu)接頭處受強(qiáng)地震的連續(xù)碰撞毀損、粒料輸運(yùn)等領(lǐng)域都在應(yīng)用這一方法開(kāi)展研究，其中所采用的碰撞接觸力模型為線性剛度線性阻尼模型，輸入的碰撞恢復(fù)系數(shù)為常數(shù)，后者在所有的物理與力學(xué)教科書中也是如此表述的。然而，周又和從《彈性力學(xué)》教材中很早就知道，兩圓球（或顆粒）靜態(tài)接觸力在線彈性范圍內(nèi)于100年前就由德國(guó)學(xué)者赫芝給出了解析解，其接觸力隨接觸位移的變化呈3/2次冪的非線性關(guān)系，即剛度是非線性的，從而引起了周又和的興趣。與此同時(shí)，他還得知，從上世紀(jì)40年代后期開(kāi)始，就有實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示出恢復(fù)系數(shù)隨碰撞速度的增大而減小，即不是常數(shù)。直到2005年，美國(guó)、德國(guó)和波蘭等國(guó)學(xué)者還在開(kāi)展顆粒碰撞恢復(fù)系數(shù)隨碰撞速度變化的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)測(cè)量和接觸力表征模型的理論研究，只是各碰撞模型的預(yù)測(cè)結(jié)果與實(shí)驗(yàn)相差太大。到2006年，周又和針對(duì)碰撞的力學(xué)基本過(guò)程，在考慮彈塑性變形后，成功地建立了一碰撞接觸力模型，使現(xiàn)有恢復(fù)系數(shù)隨碰撞速度變化的實(shí)驗(yàn)結(jié)果得到了很好的預(yù)測(cè)。這一研究結(jié)果被德國(guó)佛萊貝格工業(yè)大學(xué)巖土工程研究所所長(zhǎng)、歐洲離散動(dòng)力學(xué)方法及程序應(yīng)用推廣中心負(fù)責(zé)人Konietzky教授知曉后，主動(dòng)與周又和聯(lián)系開(kāi)展合作，2007年專此來(lái)蘭州大學(xué)講學(xué)。Konietzky教授是采用離散動(dòng)力學(xué)方法從事巖土力學(xué)研究的國(guó)際著名學(xué)者，2010年他申請(qǐng)到德國(guó)科教部的國(guó)際合作項(xiàng)目，用于與周又和開(kāi)展學(xué)術(shù)合作與學(xué)術(shù)交流。2011年11月，周又和率團(tuán)赴德國(guó)報(bào)告了這一工作，后經(jīng)Konietzky教授推薦，周又和于2012年10月在該校召開(kāi)的國(guó)際學(xué)術(shù)會(huì)議上作大會(huì)報(bào)告。
最近，周又和研究組將離散單元法的研究拓展到復(fù)合超導(dǎo)CICC導(dǎo)體的橫向壓力-位移特征的理論研究中，成功地對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果給予了理論揭示。CICC導(dǎo)體是ITER核聚變新型能源裝置中產(chǎn)生超強(qiáng)磁場(chǎng)的大型磁體的基本結(jié)構(gòu)，目前，ITER建堆與運(yùn)行預(yù)算投入100億歐元，我國(guó)是這一大型新能源實(shí)驗(yàn)裝置國(guó)際合作研究的七方國(guó)家之一，承擔(dān)10%的費(fèi)用。因?yàn)镮TER裝置內(nèi)要求達(dá)到11特斯拉的超強(qiáng)磁場(chǎng)，超導(dǎo)磁體在強(qiáng)磁場(chǎng)作用下的力學(xué)變形與超導(dǎo)性能退化就成為這一裝置的設(shè)計(jì)功能能否實(shí)現(xiàn)及其后功能提升的主要課題。經(jīng)對(duì)超導(dǎo)CICC導(dǎo)體樣品在類ITER磁場(chǎng)環(huán)境條件下的實(shí)驗(yàn)測(cè)量表明，目前設(shè)計(jì)制備出的樣品只能運(yùn)行6000次左右，遠(yuǎn)低于預(yù)期要求的2～3萬(wàn)次。其次，目前針對(duì)提高運(yùn)行次數(shù)的力學(xué)設(shè)計(jì)理論所得結(jié)果也與實(shí)驗(yàn)結(jié)果相反，即理論預(yù)測(cè)為增大絞纜節(jié)距可升高運(yùn)行次數(shù)，但實(shí)驗(yàn)卻是降低。為此，相關(guān)工程界與理論界正在尋找新的有效力學(xué)方法，以期希望能解決這一問(wèn)題。在2012年5月他們將這一研究論文投到國(guó)際期刊Superconductor Science and Technology后，論文送到國(guó)際ITER超導(dǎo)磁體設(shè)計(jì)總負(fù)責(zé)人Around教授評(píng)審。Around教授看到針對(duì)這類問(wèn)題研究的這一新方法后，主動(dòng)與我國(guó)科技部ITER中心聯(lián)系，希望進(jìn)行直接交流。經(jīng)科技部ITER中心的協(xié)調(diào)與安排，在Around教授的技術(shù)代表Denis博士來(lái)甘肅白銀檢查超導(dǎo)絞纜制備工藝期間，7月2日，周又和帶領(lǐng)七位教師與研究生前往白銀長(zhǎng)通電纜廠，與Denis博士、中科院等離子研究所的研究人員、長(zhǎng)通電纜廠的技術(shù)人員、科技部ITER中心的管理人員一道就這一研究的深入展開(kāi)進(jìn)行了交流與研討。2012年10月，這一論文正式發(fā)表。
目前，蘭州大學(xué)在電磁固體力學(xué)與風(fēng)沙環(huán)境力學(xué)兩個(gè)研究領(lǐng)域都建立起了能開(kāi)展實(shí)驗(yàn)研究的實(shí)驗(yàn)室，還建有風(fēng)沙野外觀測(cè)臺(tái)站，累積設(shè)備費(fèi)2000多萬(wàn)元。相關(guān)理論與實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)研究已納入到周又和主持的“復(fù)雜環(huán)境與介質(zhì)相互作用的非線性力學(xué)”國(guó)家創(chuàng)新研究群體，并獲得國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目等的資助。在科技部相關(guān)重大研究計(jì)劃的支持下，他們正緊密圍繞國(guó)家重大需求來(lái)展開(kāi)這兩大工程領(lǐng)域的關(guān)鍵力學(xué)研究。周又和研究組仍在不斷努力，以期通過(guò)他們的研究來(lái)提升我國(guó)在這兩大工程領(lǐng)域的科學(xué)技術(shù)水平。
夯實(shí)基礎(chǔ)――教書育人譜樂(lè)章
甘坐板凳十年冷，追求一流代代新。
何懼征程險(xiǎn)難阻，收獲自有后來(lái)人。
2011年4月24日，周又和賦詩(shī)一首，表達(dá)自己在辦學(xué)上的所思、所為、所獲的心路歷程。從1989年底博士畢業(yè)后留校任教至今，周又和在蘭州這片熱土上，見(jiàn)證了蘭州大學(xué)力學(xué)學(xué)科發(fā)展歷程；同時(shí)也作為重要推動(dòng)者之一，親歷了這一學(xué)科的重塑、發(fā)展、強(qiáng)壯。
蘭州大學(xué)力學(xué)學(xué)科創(chuàng)建于1959年，在葉開(kāi)沅教授帶領(lǐng)下，1981年固體力學(xué)碩士與博士學(xué)科培養(yǎng)點(diǎn)獲國(guó)務(wù)院學(xué)位委員會(huì)批準(zhǔn)設(shè)立，1986年獨(dú)立建系。葉開(kāi)沅教授相繼培養(yǎng)出劉人懷院士、鄭曉靜院士、孫博華院士等杰出人才。
“江山代有人才出”，“長(zhǎng)江后浪推前浪”。到上世紀(jì)90年代中期，一批教師相繼調(diào)離或退休，蘭州大學(xué)力學(xué)學(xué)科的發(fā)展也一度成為關(guān)注的話題。1995年7月，周又和從國(guó)外返回蘭州大學(xué)，開(kāi)始了推動(dòng)力學(xué)教學(xué)與科研工作的發(fā)展，并逐漸發(fā)展成為這一學(xué)科的領(lǐng)軍人才，建立起了一支隊(duì)伍。
“高水平的科學(xué)研究需要高素質(zhì)的人才，而高素質(zhì)的科研人才則有賴于高水平的本科教育與研究生培養(yǎng)，這就需要將本科教學(xué)、研究生培養(yǎng)、科學(xué)研究、隊(duì)伍建設(shè)作為統(tǒng)一的整體來(lái)綜合考慮與實(shí)施”。周又和不僅這樣講，而且著力用心去實(shí)踐。在總結(jié)現(xiàn)代高等教育成功經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，面對(duì)西部的現(xiàn)實(shí)環(huán)境，將本科教學(xué)、研究生培養(yǎng)和隊(duì)伍建設(shè)作為統(tǒng)一體系來(lái)實(shí)施，從而在教書與育人兩方面都取得顯著成效。
30年的教師生涯，周又和邊走邊看，邊學(xué)邊思，總結(jié)出了一套屬于自己的“教學(xué)經(jīng)”。他把最美好、最寶貴的時(shí)光奉獻(xiàn)給了大西北，奉獻(xiàn)給了高等教育和科學(xué)研究事業(yè)。他用自己豐富的智慧、淵博的學(xué)識(shí)、堅(jiān)定的信念和無(wú)私的奉獻(xiàn)，引導(dǎo)學(xué)生樹(shù)立報(bào)效社會(huì)的責(zé)任、敢于擔(dān)當(dāng)?shù)闹鞠蚝蛨?jiān)實(shí)深厚的能力。他對(duì)待教書和育人始終一絲不茍，將科研精神與科研成果有機(jī)地融入到教學(xué)實(shí)踐中，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和科學(xué)精神，不斷激發(fā)他們的學(xué)習(xí)激情。
早在1982年周又和任教于華中工學(xué)院期間，他除了教師職業(yè)的自豪感外，更多的是深感責(zé)任重大，至少不能誤人子弟。為此，他在任《理論力學(xué)》課程輔導(dǎo)老師的三年中，除了完成好輔導(dǎo)老師的任務(wù)、從老教師那里學(xué)好教學(xué)方式方法外，還主動(dòng)做完了原蘇聯(lián)《理論力學(xué)習(xí)題集》中的4000多道題，從而對(duì)這一課程的掌握有了全面的提升。周又和備課認(rèn)真、推導(dǎo)嚴(yán)謹(jǐn)、思路開(kāi)闊、深入淺出，加上熱情輔導(dǎo)和作業(yè)全批，教學(xué)效果深得學(xué)生好評(píng)。1986年，教研室從北京弄到一份《理論力學(xué)》教學(xué)評(píng)估的統(tǒng)考試卷，用于同期四個(gè)大班的期末考試?？荚囅聛?lái)，按大班與小班成績(jī)排名的第一都在周又和主講的班上，在四位主講教師中他是最年輕的。這一“果實(shí)”的得來(lái)，與他對(duì)這一課程的用心鉆研分不開(kāi)。此前，他認(rèn)真參考不同教材，從各章節(jié)內(nèi)容的銜接、體系布局、例題與作業(yè)題精選，到斟酌有關(guān)內(nèi)容表述的科學(xué)性和可接受難易程度，都細(xì)致過(guò)濾了一遍，獲得認(rèn)可后形成自己的講稿與講授方式。就是在此期間，他發(fā)現(xiàn)教材中多個(gè)地方的表述不精確，就寫下注記一直保存著，直到2006年他在蘭州大學(xué)再講這門課程時(shí)又進(jìn)行修改，并于2009年發(fā)表在《力學(xué)與實(shí)踐》上。也是在華中工學(xué)院期間，他看到《力學(xué)與實(shí)踐》上就動(dòng)矩心的動(dòng)量矩定理的公式如何正確表征開(kāi)展持續(xù)討論，但沒(méi)有達(dá)成統(tǒng)一認(rèn)識(shí)與表征公式。他就從嚴(yán)格的矢量表征方式出發(fā)導(dǎo)出了統(tǒng)一的表征公式。這一教學(xué)論文投到《力學(xué)與實(shí)踐》后，于1990年發(fā)表，從此這一問(wèn)題就沒(méi)有再討論了。這些，也為周又和主講的《理論力學(xué)》在2007年入選國(guó)家精品課程和他本人于2008年獲高等學(xué)?！皣?guó)家教學(xué)名師獎(jiǎng)”奠定了基礎(chǔ)。
截至目前，周又和已為本科生主講8門課程，累計(jì)3000余學(xué)時(shí)；為研究生主講7門課程，累計(jì)2400余學(xué)時(shí)。在主管力學(xué)系后，周又和在堅(jiān)持為本科生講課的同時(shí)，還按力學(xué)學(xué)科的認(rèn)知規(guī)律，主導(dǎo)了本科生培養(yǎng)方案與各課程教學(xué)大綱的修訂，加強(qiáng)了實(shí)踐教學(xué)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)和科研訓(xùn)練各環(huán)節(jié)，增設(shè)《力學(xué)與工程概論》課程并制作該課程的PPT為學(xué)生講授，提出由碩士學(xué)位以上的新留教師擔(dān)任班主任，設(shè)立本科生科研基金，親自聽(tīng)課并獎(jiǎng)勵(lì)優(yōu)秀授課教師，要求教授與副教授既要做科研也要為本科生講課，等等。正是這些得力的措施和實(shí)踐，使得培養(yǎng)的本科生成為優(yōu)質(zhì)研究生的主要來(lái)源。在研究生培養(yǎng)中，他將科學(xué)研究與研究生的科研能力、科學(xué)精神培養(yǎng)緊密結(jié)合在一起，從研究生培養(yǎng)方案制訂到培養(yǎng)過(guò)程各環(huán)節(jié)，他都親歷親為，給出有見(jiàn)地的建議性意見(jiàn)，鼓勵(lì)學(xué)生要敢于創(chuàng)新和善于創(chuàng)新。正是這樣，周又和的研究范圍越擴(kuò)越大、越做越深，研究隊(duì)伍也日益壯實(shí)。
“春播桃李三千圃，秋收碩果香滿園。”周又和多年在教育上的努力和付出換來(lái)了碩果滿園。2000年獲寶鋼教育基金會(huì)“全國(guó)高校優(yōu)秀教師特等獎(jiǎng)”，2006年被中國(guó)科協(xié)授予“西部開(kāi)發(fā)突出貢獻(xiàn)獎(jiǎng)”，被中國(guó)教科文衛(wèi)體工會(huì)授予“全國(guó)師德標(biāo)兵”稱號(hào)。主講的《理論力學(xué)》于2007年入選為國(guó)家精品課程，2008年獲國(guó)家級(jí)“高等學(xué)校教學(xué)名師獎(jiǎng)”，主持的“理論與應(yīng)用力學(xué)創(chuàng)新人才培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)”于2008年入選國(guó)家質(zhì)量工程的教學(xué)團(tuán)隊(duì)， 2009年獲教育部授予的“全國(guó)優(yōu)秀教師”稱號(hào)，主持的本科教學(xué)研究項(xiàng)目“高水平力學(xué)人才培養(yǎng)與教師隊(duì)伍建設(shè)的互動(dòng)模式及實(shí)踐”于2009年獲國(guó)家教學(xué)成果二等獎(jiǎng)，他指導(dǎo)的20篇博士學(xué)位論文中，有兩篇分別于2010年和2012年獲全國(guó)優(yōu)秀博士論文獎(jiǎng)與提名獎(jiǎng)，直接培養(yǎng)和協(xié)助培養(yǎng)的博士中7人入選為教育部新世紀(jì)優(yōu)秀人才支持計(jì)劃、8人成長(zhǎng)為教授，成為蘭州大學(xué)力學(xué)的骨干力量……
回首30余年的教書育人工作，面對(duì)一張張年輕探索者的面孔，周又和一直告誡學(xué)生，要想發(fā)展、做出成績(jī)，就要敢于超越前輩老師，至少要敢于超越眼前“高不可攀”的老師，無(wú)論何時(shí)、無(wú)論何地，都要有這股勁?？吹綄W(xué)生們一個(gè)個(gè)成長(zhǎng)成才，他歡喜著，更期待著。
扎好圍欄――領(lǐng)航管理出奇效
聽(tīng)天門長(zhǎng)嘯松濤依舊
凌絕頂遠(yuǎn)眺風(fēng)物日新
2011年6月23日，周又和就他領(lǐng)銜申報(bào)的國(guó)家創(chuàng)新研究群體現(xiàn)場(chǎng)答辯完后，他等待著。次日上午得知成功后，就利用空出的一點(diǎn)時(shí)間去登泰山，抄下了山頂南天門的這幅楹聯(lián)。想起自己的點(diǎn)點(diǎn)滴滴，他感慨良多，哪樣的進(jìn)步不是蘊(yùn)含在這絕妙的楹聯(lián)中！人生中的種種“風(fēng)物”，又何嘗不是陣陣“濤聲”的回響！眼前“濤聲”的喜悅，更讓他深感尋找“絕頂”去發(fā)現(xiàn)新“風(fēng)物”的重任。
“要將一個(gè)學(xué)術(shù)單位搞好，尤其作為高校，形成良好的學(xué)術(shù)氛圍對(duì)于快速發(fā)展是極其重要的。這就需要我們的管理人員懂得教學(xué)、科研與人才培養(yǎng)規(guī)律，具備公心和敬業(yè)精神，在吸取現(xiàn)代高等教育成功經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上，面對(duì)遇到的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題提出切實(shí)可行的辦學(xué)思路和采取行之有效的措施，才有可能帶好隊(duì)、辦好學(xué)?！敝苡趾腿缡钦f(shuō)。周又和進(jìn)入管理并不是他刻意追求的。在2000年他獲得國(guó)家杰出青年科學(xué)基金并擔(dān)任長(zhǎng)江學(xué)者特聘教授后，學(xué)校為結(jié)合應(yīng)用研究發(fā)展的需要，推動(dòng)工科發(fā)展，決定辦土木工程專業(yè)。2003年學(xué)校準(zhǔn)備成立工學(xué)院，請(qǐng)他出任院長(zhǎng)，被他婉拒。這樣，從2002年開(kāi)始招生的土木工程專業(yè)就只好掛靠在力學(xué)系。此前的1999年6月，他接受了沒(méi)有行政級(jí)別的管理工作――力學(xué)系主任。他從本科教學(xué)各環(huán)節(jié)、研究生培養(yǎng)模式的改進(jìn)、科研氛圍的形成、教師隊(duì)伍建設(shè)的思路、實(shí)驗(yàn)室建設(shè)等方面，都提出了新的有效辦法，并逐漸得以推進(jìn)實(shí)施，不僅使力學(xué)學(xué)科得到了快速發(fā)展，而且也使后來(lái)學(xué)院的其它學(xué)科得到了有效提升。
周又和出任力學(xué)系主任后，改變了力學(xué)學(xué)科長(zhǎng)期沒(méi)有擴(kuò)展的局面。1999年底，他主導(dǎo)申報(bào)的固體力學(xué)成為甘肅省重點(diǎn)學(xué)科，2003年新增工程力學(xué)碩士學(xué)科點(diǎn)，2004年新增力學(xué)一級(jí)學(xué)科博士后科研流動(dòng)站，2005年新增工程力學(xué)博士學(xué)科點(diǎn)，同年力學(xué)一級(jí)學(xué)科碩士點(diǎn)獲批設(shè)立。
2005年6月，面臨新辦土木工程專業(yè)急需步入正常的迫切要求，蘭州大學(xué)最終做出決定：將力學(xué)學(xué)科與地質(zhì)工程學(xué)科、土木工程學(xué)科一道成立土木工程與力學(xué)學(xué)院，讓周又和出任院長(zhǎng)。他從學(xué)校大局出發(fā)，接受了這一任命。對(duì)周又和來(lái)說(shuō)，這絕對(duì)是個(gè)挑戰(zhàn)。新組建的學(xué)院面臨重重困難，尤其是新建土木工程專業(yè)缺少足夠的師資和設(shè)備。當(dāng)時(shí)，學(xué)院教師只有31人，實(shí)驗(yàn)設(shè)備老化，連本科實(shí)驗(yàn)教學(xué)都不能維持。周又和面對(duì)的首要問(wèn)題是如何撐起學(xué)院并使之發(fā)展壯實(shí)。他說(shuō)，“在其位，就要謀其政，而且要謀好政、善于謀政”。周又和接任院長(zhǎng)這一重任后，就一直思考著學(xué)院的發(fā)展方式與實(shí)現(xiàn)途徑，在不同階段提出相應(yīng)的發(fā)展措施。通過(guò)深思熟慮，決定采取逐步發(fā)展的長(zhǎng)遠(yuǎn)策略，并將隊(duì)伍建設(shè)始終放在首位。他通過(guò)主持的211工程和985工程的建設(shè)項(xiàng)目，將學(xué)院的其它學(xué)科納入到力學(xué)的建設(shè)平臺(tái)，使它們也能得到發(fā)展。2005年下半年，學(xué)校投入400多萬(wàn)元建設(shè)教學(xué)實(shí)驗(yàn)室以備國(guó)家的教學(xué)檢查，他綜合考慮三個(gè)學(xué)科的本科生實(shí)驗(yàn)教學(xué)需要，領(lǐng)銜組建了工程實(shí)驗(yàn)中心。在他的建議下，有些設(shè)備選擇了較高性能，可開(kāi)展一些科研與社會(huì)服務(wù)的實(shí)驗(yàn)測(cè)量。建成后，他親自帶領(lǐng)全院教師參觀實(shí)驗(yàn)室，讓實(shí)驗(yàn)人員講解各儀器設(shè)備的功能，以便老師們使用。就這樣一步步，在保持力學(xué)學(xué)科發(fā)展的同時(shí)，也使原本基礎(chǔ)薄弱的土木工程學(xué)科和地質(zhì)工程學(xué)科通過(guò)夯實(shí)基礎(chǔ)，呈現(xiàn)出階梯式良性發(fā)展的格局。
周又和主持學(xué)院工作以來(lái)，學(xué)院的學(xué)科建設(shè)、科研平臺(tái)、教師隊(duì)伍、科學(xué)研究、人才培養(yǎng)各方面都取得了驕人的成績(jī)。在本科生人才培養(yǎng)方面，2005年底申報(bào)的“理論與應(yīng)用力學(xué)”本科專業(yè)成為甘肅省人才培養(yǎng)與科研基地，2009年工程實(shí)驗(yàn)中心成為甘肅省本科實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心，2010年“理論與應(yīng)用力學(xué)”本科專業(yè)入選國(guó)家特色專業(yè)建設(shè)點(diǎn)，此外，還建成國(guó)家精品課程1門、省級(jí)精品課程4門，獲國(guó)家教學(xué)成果二等獎(jiǎng)1項(xiàng)。在學(xué)科建設(shè)方面，2005年底力學(xué)一級(jí)學(xué)科成為甘肅省重點(diǎn)學(xué)科，新增防災(zāi)減災(zāi)工程及防護(hù)工程碩士點(diǎn)，2007年固體力學(xué)成為國(guó)家重點(diǎn)學(xué)科，2008年新增結(jié)構(gòu)工程碩士點(diǎn)，2009年新增地質(zhì)工程學(xué)科博士后科研流動(dòng)站，2010年力學(xué)一級(jí)學(xué)科博士點(diǎn)、土木工程一級(jí)學(xué)科碩士點(diǎn)獲批設(shè)立，2012年新增地質(zhì)工程一級(jí)學(xué)科甘肅省重點(diǎn)學(xué)科。在科研平臺(tái)建設(shè)方面， 2005年凝聚學(xué)院力量申報(bào)的“西部災(zāi)害與環(huán)境力學(xué)”教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室被批準(zhǔn)建設(shè)，周又和任主任；2007年協(xié)同甘肅省地震局一起申報(bào)的“蘭州地球物理”國(guó)家野外科學(xué)觀測(cè)站被批準(zhǔn)建設(shè)，周又和兼任副站長(zhǎng)；2007―2008年由周又和領(lǐng)銜協(xié)調(diào)校內(nèi)其它學(xué)院一起申報(bào)的“特殊功能材料與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)”教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（B類）被批準(zhǔn)建設(shè)，周又和任學(xué)術(shù)委員會(huì)主任；2009年學(xué)院協(xié)同敦煌研究院等單位一起申報(bào)的“國(guó)家古壁畫保護(hù)工程研究推廣中心”被批準(zhǔn)建設(shè)，周又和兼任副主任。在教師隊(duì)伍方面，目前學(xué)院有教師54人，含教授15人和副教授16人，其中2位院士、10位教授、13位副教授是在建院后成長(zhǎng)起來(lái)的，并建成一個(gè)國(guó)家質(zhì)量工程的教學(xué)團(tuán)隊(duì)（2008）、一個(gè)教育部長(zhǎng)江學(xué)者獎(jiǎng)勵(lì)計(jì)劃科研團(tuán)隊(duì)（2007）和一個(gè)國(guó)家創(chuàng)新研究群體（2011），國(guó)家教學(xué)名師1人（2008）。在科學(xué)研究方面，建院來(lái)3項(xiàng)科研成果獲國(guó)家自然科學(xué)或科技進(jìn)步獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)、2項(xiàng)獲省科技進(jìn)步獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)，承擔(dān)國(guó)家與地方的科研任務(wù)都顯著增強(qiáng)增多，2012年的科研經(jīng)費(fèi)較建院初的2005年增長(zhǎng)了2倍多。在研究生人才培養(yǎng)方面，培養(yǎng)的兩名博士分別于2010年和2012年獲全國(guó)優(yōu)秀博士論文獎(jiǎng)與提名獎(jiǎng)。這一系列辦學(xué)指標(biāo)，已使土木工程與力學(xué)學(xué)院名列蘭州大學(xué)的前列。
如果說(shuō)教學(xué)與科研為“雙肩”，那么管理與教研又為“雙棲”。事實(shí)上，無(wú)論是教學(xué)、科研還是管理，無(wú)非是能力的使用與貫通。對(duì)周又和來(lái)說(shuō)，自己就是一?！胺N子”，放到哪里，就要在哪里好好“生根”、“開(kāi)花”、“結(jié)果”，而“收獲自有后來(lái)人”。
